'简单'细菌显示出惊人的复杂性

时间:2019-02-05 07:10:07166网络整理admin

作者:Andy Coghlan(图片来源:科学)一个据称简单的细菌细胞的内部运作已经证明比预期的要复杂得多一个显然极简主义物种的深入“蓝图”揭示了挑战基因如何运作的先入之见的细节它也使得有可能创造人造生命的那一天更加接近导致人类肺炎的肺炎支原体仅有689个基因,而人类为25,000个,大多数其他细菌为4000个或更多现在,对其内部运作的研究表明,细菌具有不可思议的灵活性和复杂性,使其能够对饮食和环境的变化做出快速反应 “有很多惊喜,”德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)结构和计算生物学部门联合负责人Peer Bork说 “虽然它是一个非常微小的基因组,但它比我们想象的要复杂得多”最大的震惊是,有机体仅通过八个基因“开关”或转录因子,而其他细菌如大肠杆菌中超过50个 转录因子通常被认为是使生物通过打开和关闭基因来响应环境条件的关键组分那么如何通过如此少的“主控制器”来获取单元一种可能性是延伸的“反义RNA” - 基本上是复制回基因的基因 - 代表转录因子作为基因转换一种更有趣的可能性是,被认为是食物的化学物质 - 例如糖类物质甘油 - 本身就是信号传递者,有助于微调细胞的作用以及它对环境变化的反应另一个意外的发现是细菌基因聚集在一起被称为“操纵子”的团块或家族并不像人们想象的那样起作用假设如果操纵子中有四个基因,它们总是一致地工作,但新的分析表明,任何时候只有一个或两个基因可以运作更令人惊讶的是,基因产生的蛋白质不一定总是与它们最近的邻居偶联 - 再次与先前的假设相反相反,它们通常与来自其他远距离操纵子的蛋白质结合在一起,在面对变化的环境时极大地增加了细菌的灵活性和多功能性 “我们所学到的是,如果你想了解任何细胞及其产生的蛋白质复合物,你无法推断基因所处的顺序会发生什么,”同样在EMBL的Anne-Claude Gavin说道这个项目蛋白质分析还揭示了细菌通过在多种功能中使用每种蛋白质来补偿具有如此少的蛋白质 “由于每种蛋白质都有许多工作要做,因此有很多兼职照明,”博克说研究人员对细菌进行了“CT扫描”,显示了一些主要分子“运动”的位置,如核糖体蛋白工厂(见上图)通过拍摄细菌本身的电子断层扫描仪来创建图像这最初揭示的不过是模糊不清的斑点但是,通过使用类似分子机器的电子密度曲线,取自科学文献,并将它们叠加在断层扫描图像上,研究人员能够确定哪个斑点是哪个电机 Bork说,希望最终增加这些图像的分辨率时,许多较小的电机也将被识别出来甚至可能有一天可以实时监测正在发生的事情,确切地确定基因和蛋白质如何协同工作如果能够实现这一目标,它可以帮助研究人员建造人造生物期刊参考文献:Science,DOI:10.1126 / science.11​​76951(肺炎支原体的700个基因是如何协调和控制的); DOI:10.1126 / science.11​​77263(细菌如何从食物中提取能量和建筑材料); DOI:10.1126 / science.11​​76343(由689个基因制成的蛋白质如何用螺栓连接起来执行功能)更多关于这些主题: