跳动城乡网事实证明，有些细菌拥有与我们非常相似的蛋白质，这些蛋白质可以组织细胞中的DNA。只是方式略有不同。莱顿化学研究所和马克斯普朗克生物研究所的生物化学家的最新研究揭示了这一点。这一发现有助于我们更好地了解细菌如何组织DNA，并为这些蛋白质的进化提供了新的见解。
“这说不通，”雷穆斯·达姆教授在阅读一组研究员发表的文章时想。“他们发现的蛋白质结构与我的同事BirteHernandezAlvarez和VikramAlva在德国图宾根马克斯普朗克生物研究所定义的蛋白质结构相似，几年前他们也发现了这种蛋白质。然而，他们声称这种蛋白质与DNA结合的方式在我看来非常不合逻辑。”
安全整洁的DNA存储
Dame和他的同事研究了一种特殊的蛋白质：组蛋白。组蛋白在真核生物(有细胞核的细胞)和古细菌(没有细胞核的单细胞生物)细胞中组织DNA方面起着至关重要的作用。该研究结果发表在《核酸研究》杂志上。
Dame说道：“DNA分子很长，包含细胞的关键信息。为了安全紧凑地存储DNA，细胞会将DNA链紧紧缠绕在由组蛋白制成的&luo;珠子&ruo;上。”通过以特定方式缠绕这些组蛋白珠子的DNA，细胞还可以调节哪些基因可供转录，从而调节它们的表达。
“与你的预期完全相反”
这是另一个研究小组和马克斯·普朗克研究所的同事首次描述了细菌中的组蛋白。“这是以前从未做过的，”达姆说。
“DNA代码和结构类似于&luo;我们&ruo;人类组蛋白的简化版本。问题是：它们是否也具有相同的功能?”
而竞争对手则表示，他们没有;他们描述了一种蛋白质，这种蛋白质会包裹住细菌DNA，然后将其拉长。Dame说：“这与你所期望的完全相反。这就是我联系德国同事的原因。马克斯普朗克研究所的博士生YiminHu解决了与DNA结合的蛋白质的结构，我们知道如何确定蛋白质的功能。然后一切都完美地结合在一起。”
Dame的团队进行了广泛的生化分析和单分子实验。在这些实验中，研究的是单个分子，而不是一次性研究大量分子。Dame说：“这使我们能够证明这种蛋白质的作用正如你所期望的那样：它以一种非常不同的方式与细菌DNA结合，并使其更紧凑。”
但这种情况与其他生命形式不同。在真核生物中，组蛋白形成由八个单元组成的结构。它们一起形成一个蛋白质球，DNA包裹在其周围。这种情况也发生在古细菌中，但这里的单元数量无限大，从而形成杆状结构。在细菌中，情况再次大不相同：蛋白质形成两个单元，它们不包裹DNA，而是弯曲DNA使其紧凑。
让不可见变得可见
DNA太小，肉眼无法看到。那么如何研究蛋白质对DNA的影响呢?研究人员想出了一个简单但巧妙的方法。他们将组蛋白添加到单个DNA链中，然后观察会发生什么。设置非常简单：DNA链的一端固定在玻璃板上，而另一端像倒立的钟摆一样自由悬挂在水中。在这个松散的一端，附有一个塑料珠，你可以借助简单的显微镜看到它。
由于珠子附着在底部，它们的移动范围有限。然后你添加一种蛋白质。博士候选人SamuelSchwab解释说：“珠子的运动会告诉我们DNA发生了什么。如果我们添加一种使DNA更紧凑的蛋白质，比如我们的组蛋白，我们会看到珠子开始移动得更少。如果DNA变长，你就会看到更多的运动。这样，你就可以间接收集有关蛋白质功能的信息。”
进化早期出现
这项研究不仅让我们更多地了解了组蛋白在细菌中的功能，还为这些关键蛋白质的早期进化提供了新的线索。一些细菌中已经存在一种简单形式的组蛋白，这表明它们在进化早期就出现了。“很难准确指出，”达姆说。
“但我们的发现表明，细菌组蛋白可能是我们在真核生物和古细菌中发现的更复杂的蛋白质球的早期基本形式。即使是简单的生命形式显然也已经使用了复杂的机制来管理它们的基因。通过这种方式，我们一点一点地深入了解了我们进化树中生物之间的基本相似性和差异性。”
