單細(xì)胞古細(xì)菌微生物將它們的DNA包裝成柔軟的線圈，這些線圈像Slinky一樣膨脹和伸展。研究人員3月2日在eLife上報告說，這種分子體操以前從未在其他生物體中發(fā)現(xiàn)過，這可能代表了古細(xì)菌能夠輕松獲取其遺傳物質(zhì)的一種方式。
科羅拉多大學(xué)博爾德分?；羧A德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員KarolinLuger說，一些觀察到的結(jié)構(gòu)“真的看起來就像你拿起Slinky并用力打開它，就像一本書”。“你會認(rèn)為這真的會將DNA扭曲成可怕的形狀，但它實(shí)際上非常自然地流動。”
Luger說，類似于她從小聽的盒式磁帶，DNA將信息存儲在非常細(xì)且脆弱的核酸絲中。但與經(jīng)常纏結(jié)和撕裂導(dǎo)致它們無用的磁帶不同，遺傳物質(zhì)可以被讀取，像拉鏈一樣分成兩部分并在沒有纏結(jié)和斷裂的情況下進(jìn)行復(fù)制——所有這些都被限制在一個非常小的隔間里。
2017年，Luger和她的同事發(fā)現(xiàn)古細(xì)菌——在顯微鏡下類似于細(xì)菌但截然不同的微生物——可以將它們的DNA纏繞在稱為組蛋白的小蛋白質(zhì)周圍(SN:8/10/17)。這個過程與植物、動物和真菌如何將它們自己的基因組彎曲和折疊成緊湊的圓盤狀單元(稱為核小體)驚人地相似。
但沒有人知道這些結(jié)構(gòu)在古細(xì)菌中是什么樣子，也不知道微生物如何獲得它們纏繞的DNA。通過對嗜熱古菌Methanothermusfervidus的遺傳物質(zhì)進(jìn)行計算機(jī)模擬和電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)類似Slinky的形狀以翻蓋運(yùn)動的方式打開和關(guān)閉。
“我的直覺反應(yīng)是：‘哇!太漂亮了!'”Luger說。“我的第二反應(yīng)是：‘當(dāng)然!這很有道理!'”
人類、棕櫚樹或蘑菇等復(fù)雜生物體依靠復(fù)雜的機(jī)器來松開高度緊湊的核小體并獲得特定基因。相反，古生菌微生物可能只是扭曲它們的DNA來打開和關(guān)閉基因——允許蛋白質(zhì)在Slinkies打開時“讀取”基因，并在它們關(guān)閉時切斷訪問。
Luger現(xiàn)在希望觀察生活在極端環(huán)境中的其他奇怪古生菌，以確認(rèn)這些可彎曲的DNASlinkies是否是“一種普遍現(xiàn)象，或者是否已經(jīng)為這種DNA包裝問題發(fā)明了其他解決方案。”
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