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        科學(xué)家揭示了細菌DNA中隱藏的結(jié)構(gòu)
        
			
        
				2019-01-08 15:45:52
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        DNA包含基因內(nèi)編碼的生命指令。在所有細胞中，DNA被組織成非常長的長度，稱為染色體。在動物和植物細胞中，這些是雙端的，如細繩或鞋帶，但在細菌中它們是圓形的。無論是細長的還是圓形的，這些長染色體必須在細胞內(nèi)組織和包裝，以便在需要時可以打開或關(guān)閉基因。
        

        科學(xué)家揭示了細菌DNA中隱藏的結(jié)構(gòu)
        

        ICREA研究教授，基因組調(diào)控中心生物系統(tǒng)設(shè)計實驗室負責人Luis Serrano領(lǐng)導(dǎo)的研究人員與西班牙，日本和澳大利亞的同事一起，將研究重點放在生物體內(nèi)DNA的組織上。小基因組 - 肺炎病原體肺炎支原體。它的圓形染色體比大腸桿菌大腸桿菌的大五倍小。
        

        研究人員利用一種名為Hi-C的技術(shù)揭示了不同DNA片段之間的相互作用，創(chuàng)造了支原體染色體的三維“圖譜”。然后，他們使用超分辨率顯微鏡來證明這個計算機生成的地圖與細菌細胞內(nèi)的真實染色體組織相匹配。
        

        科學(xué)家們還使用Hi-C技術(shù)研究支原體基因組內(nèi)更詳細的組織模式。近年來，世界各地的科學(xué)家們已經(jīng)研究了從較大的細菌到人類的細胞內(nèi)細胞內(nèi)染色體的組織。新一代測序技術(shù)使科學(xué)家能夠“讀取”任何基因組的DNA序列，但這并未揭示遺傳信息如何在細胞內(nèi)擁擠和繁忙的生物環(huán)境中進行管理和組織。現(xiàn)在，新工具揭示了較大生物基因組中復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，染色體的某些區(qū)域聚集在一起形成含有一起打開或關(guān)閉的基因的結(jié)構(gòu)域。
        

        然而，人們認為這些結(jié)構(gòu)域不會在支原體中發(fā)現(xiàn)，因為它的基因組非常小，只有大約20種不同的DNA結(jié)合蛋白負責組織染色體，而其他細菌種類則需要數(shù)百種。
        

        有趣的是，CRG團隊發(fā)現(xiàn)即使是微小的支原體染色體也被組織成不同的結(jié)構(gòu)域，每個結(jié)構(gòu)域都包含以協(xié)調(diào)方式打開或關(guān)閉的基因。
        

        文章的第一作者瑪麗·特魯薩特說：“用這么小的基因組研究細菌是一項重大的技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是因為我們使用的是超分辨率顯微鏡，我們花了五年時間才完成這個項目。我們懷疑那支原體基因組可能與其他細菌具有相似的整體組織，但我們完全驚訝地發(fā)現(xiàn)它也被組織成域，這可以被認為是染色質(zhì)組織的調(diào)節(jié)單元，并且我們已經(jīng)確定了先前未知的基因調(diào)控層。這項研究表明，僅通過觀察基因組中DNA的線性序列就無法理解基因的組織和控制。實際上，為了全面了解基因調(diào)控，我們需要研究染色質(zhì)的三維組織，它也能協(xié)調(diào)基因活動。“
        

        這一發(fā)現(xiàn)表明，這種組織和遺傳控制水平對于所有活細胞都是共同的，從最大到最小，并且可以用少量的DNA結(jié)合蛋白和DNA本身的結(jié)構(gòu)特性來實現(xiàn)。
        

        CRG團隊長期致力于從各個層面對肺炎支原體進行詳細的定量分析：從遺傳學(xué)到代謝，包括基因活性和蛋白質(zhì)組成的模式等等。他們計劃利用這些研究結(jié)果來研究控制和操縱基因工程中基因活動的研究，這些細菌具有許多重要的醫(yī)學(xué)和工業(yè)應(yīng)用。
        
			

			
          
        
			
        
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