Cell:「小身体,大智慧」Cell 重磅揭示大肠杆菌等位基因折叠模式及影响因素

2021-10-13 17:13:22 来源:
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DNA是细胞核反应生命活动的气态结构框架,与多种细胞核反应过程息息相关,如表征、DNA 修复和DNA复合,其无论如何粘贴至关重要。所有细胞核反应都须要将自身的基因通过粘贴存储在一个小重量生活空间当之前。

与真核反应细胞核反应相同,菌株细胞核反应很难核反应膜,并且不则会将其DNA DNA 包装出比如说核反应小质的减法结构单元。然而,它们仍然粘贴并集之前它们的DNA气态,出型一个动态的、有有组织的 DNA 网络,称为类核反应(nucleoid)。

近日,耶鲁大学 Christine Jacobs-Wagner 研究工作的小组在 Cell 杂志上公开发表了文中 Interconnecting solvent quality, transcription, and chromosome folding in Escherichia coli 的论文,揭示了病原之前的DNA粘贴规律。

在本研究工作之前,所写采用细胞核反应的直观聚丙烯物理学第一人称,将细胞核反应质视为聚丙烯氯化钠,其之前聚丙烯是 DNA,甲苯是细胞核反应质之前的其他所有气态(例如,水、酪氨酸、亚基质、亚基质和 RNA)。

根据聚丙烯-甲苯电磁场,甲苯的质量大致分为三种类型:单纯、很好和差。

在很好effect的甲苯之前,聚丙烯和甲苯间的电磁场优于聚丙烯氨基酸段间的电磁场。相反,在不当甲苯之前,聚丙烯氨基酸段间的电磁场比它们与甲苯的电磁场越来越有利。单纯状态则是排斥和吸纳电磁场被相互抵消。

类核反应区反之亦然内 DNA 酸度(特写来源不明:Cell)

病原细胞核反应之前的各部位最少类核反应形状

在营养贫乏和营养丰富的必要条件下,细胞核反应 DNA 含量和类核反应形状基本保持稳定不变。

为了探测类核反应一维形状,研究工作医护人员使用病原菌株(CJW6340,表达比如说 GFP 标有的人工设计的亚基质,该亚基质自拆解出 25 nm 的 60 个亚基十二面质纳米笼)完成单光子行踪试验。

单光子行踪试验显示类核反应不存在生活空间位阻,整质最少均方位移与布朗运动相符,推测最少类核反应一维宽度> 25 nm。

使用非常大的样品 GFP-μNS 颗粒(最少形状为 58 nm)的样品,发现其取向在细胞核反应极区(即周遭类核反应)的先前增加,有约各部位最少类核反应一维形状约为 50 nm。

各部位最少类核反应一维宽度的有约(特写来源不明:Cell)

细胞核反应质是DNA的不当甲苯并倡导DNA结构反之亦然的出型

通过DNA过渡态的 3D 蒙特卡罗精心设计将病原DNA建模为自由人连接的氨基酸,调整相邻 DNA 片段间取向适用范围的约束,以精心设计甲苯质量。

精心设计揭示了相同甲苯必要条件下DNA过渡态的巨大差异:

相对于单纯和很好的甲苯必要条件,在不当甲苯必要条件下,DNA 能量密度似乎在生活空间上越来越加不表面,与用超解像度荧光图片观察的菌株类核反应 DNA 能量密度的生活空间关联性相符。相比于很好的甲苯,细胞核反应质的不当甲苯effect可以引发多至 60 倍的DNA存储比。

在不当甲苯之前,DNA 片段往往彼此越来越接近,引发出型 DNA 能量密度高的区反之亦然与 DNA 能量密度较高的区反之亦然交错。这种 DNA 能量密度的生活空间关联性产生了空洞现象,以增加较厚的最少一维宽度,并容许非常大的气态通过。

而在单纯和很好的甲苯必要条件下,类核反应 DNA 能量密度在生活空间上越来越加表面,最少一维宽度相当大。

细胞核反应质之前有效的不当甲苯可以倡导DNA结构反之亦然(domain)的出型,这种结构比如说 Hi-C 试验之前所见到的线粒质两者之间消除作用反之亦然(CIDs)。只有在极差甲苯必要条件下才能看到大的反之亦然状结构。

病原DNA过渡态在相同类型甲苯之前的精心设计(特写来源不明:Cell)

类吡咯内亚基质能量密度的生活空间关联性与DNA能量密度方形连续性

亚基质主要以聚合亚基质多种形式存在,掺入在类核反应区反之亦然之内外。冲积扇重建和亚基质取向显示,亚基质能量密度相对不表面。除了短期内的亚基质在细胞核反应周围掺入内外,亚基质在细胞核反应质之前表现出能量密度的关联性,包括在细胞核反应的内外围区反之亦然 (即类核反应区)。

在类吡咯内,亚基质荧光回波与 DNA 回波方形连续性,这说明细胞核反应质的不当甲苯effect是引发 DNA 能量密度不表面的诱因,而 DNA 能量密度不表面又反过来冲击了亚基质的取向。

病原层析图之前亚基质的生活空间分布(特写来源不明:Cell)

亚基质能量密度与类核反应区反之亦然内的 DNA 方形连续性(特写来源不明:Cell)

相同甲苯之前DNA形状的精心设计结果(特写来源不明:Cell)

特异性是引发细胞核反应质不当甲苯effect的诱因

如果聚合亚基质拥挤是核反应样牢固解构的主要倡导因素,那么这个假说启示,即使特异性不受冲击,聚合亚基质金属量的减缓也则会引发类核反应样扩大。

为了检验这种先前,所写用春雷类固醇(Ksg,一种典型的 RNA 翻译启动消除剂)解决问题病原细胞核反应,以将聚合亚基质转解构为产物的亚基质亚单位和无亚基质的 mRNAs,减缓聚合亚基质的金属量。

所写发现细胞核反应与 Ksg 孵卵 40 分钟后类吡咯并很难扩大,大多数类吡咯看起来越来越加紧凑,细胞核反应之前可辨别类吡咯的比例显着减缓。

Ksg 解决问题引发类核反应向彼此静止与合并。这种聚合能界面电磁场变小,倡导类吡咯和 RNA 间的复合。

而在利福平(Rif,一种广谱抗生素药物)解决问题后,RNA 合出停顿,特异性消除,核反应质比率 (核反应质面积除以细胞核反应面积) 增加,核反应质发生波动。这些得出 RNA 准确度较高,RNA 和 DNA 间的复合越大,核反应样结构越牢固。

总之,DNA 和 RNA 间的排斥消除作用,引发了DNA细胞核反应质的不当甲苯effect。

RNA/DNA 复合和类核反应紧能量密度(特写来源不明:Cell)

引发细胞核反应质不当甲苯effect的因素

类核反应亚基(NAPs)和其他 DNA 升华亚基(如特异性调节亚基)是与DNA电磁场的因素之一。亚基与阴氢离子 DNA 聚丙烯的升华能发散偏离DNA的静电势,通过弯转扭曲 DNA 减缓 DNA 螺旋长度,大幅度偏离类吡咯的存储程度和一维宽度。

高氢离子高强度的细胞核反应质也可能引发极差的甲苯effect。质内外研究工作表明,随着盐酸度的增加,DNA 片段间的净相互排斥减缓。二价氧氢离子不仅可以屏蔽 DNA 上的电场,还可以诱导 DNA 片段间的相互吸纳。

分子动力学精心设计表明,大分子拥挤可以被视为有效地减缓甲苯effect。因此,聚合亚基质金属量的变解构、高 RNA 准确度与 RNA/DNA 复合度和类核反应牢固程度减少相关。

在 CID 反之亦然的边境地区,高特异性活性引发新生 RNA 积累。这些 RNA 仍然通过 RNA 聚合酶与 DNA 升华,只能扩散。所写推测,为了尽量减缓与这些升华 RNA 的注意到,DNA 氨基酸通过收缩减缓其边境地区两处的发散能量密度,在边境地区两侧出型密集的 DNA 区反之亦然。

研究工作令人惊叹:

病原作为典型的模式生物,是研究工作得十分详细描述的原核反应菌株。它们的DNA被存储出类核反应,但对于DNA存储和结构反之亦然的出型还很难完全理解。

本研究工作之前提出了一种预测病原之前类核反应最少一维形状的原理。当细胞核反应被视为直观的半浓缩聚丙烯氯化钠时,细胞核反应质表现为DNA的不当甲苯。

不当甲苯effect则会引发DNA泥浆和 DNA 能量密度关联性,异质 DNA 能量密度与类核反应内的亚基质能量密度方形连续性,并发现 RNA 也则会引发不当的甲苯effect。该研究工作将DNA泥浆和结构反之亦然出型与特异性和细胞核反应内有组织联系起来,对DNA出型的机制有了越来越有系统的了解。

特写来源不明:Cell

原始出两处:

Yingjie XiangIvan V. SurovtsevYunjie Chang, et al. Interconnecting solvent quality, transcription, and chromosome folding in Escherichia coli. CellVol. 184Issue 14p3626–3642.e14.

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