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(bào)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(huì)認(rèn)為這真的會(huì)將DNA扭曲成可怕的形狀，但它實(shí)際上非常自然地流動(dòng)。”
Luger說，類似于她從小聽的盒式磁帶，DNA將信息存儲(chǔ)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(gè)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(gè)過程與植物、動(dòng)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(duì)嗜熱古菌Methanothermusfervidus的遺傳物質(zhì)進(jìn)行計(jì)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(dòng)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(shí)“讀取”基因，并在它們關(guān)閉時(shí)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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