化学家发现单细胞生物组织DNA的新方式

直到最近才发现单细胞生物(细菌和古细菌)也有组蛋白——构成DNA的蛋白质。现在，莱顿博士候选人SamuelSchwab发现这些生物中的组蛋白比以前想象的要多样化得多。

施瓦布和他的同事描述了不少于17种不同的基团，每种基团都有独特的结构和功能。这一发现已发表在《自然通讯》上。

“DNA是一种非常大的分子，严格来说，它无法容纳在细胞​​内，”莱顿化学研究所Dame小组的博士候选人SamuelSchwab解释道。“这就是为什么有蛋白质可以压缩DNA。最著名的就是组蛋白。”

长期以来，人们一直认为只有复杂的生命形式才具有组蛋白，直到科学家在古细菌和细菌中发现了它们(两者都是没有细胞核的单细胞生物)。组蛋白形成小球体，称为核小体，DNA包裹在其周围。

借助计算能力解析组蛋白

古细菌和细菌的DNA似乎包含大量“配方”，这些配方与已知组蛋白的配方非常相似，但略有不同。“我们非常渴望知道这些配方会产生什么样的组蛋白，”施瓦布说。

“这在实验室里很难做到，但幸运的是，三年前推出了一种智能AI算法：AlphaFold。该程序非常擅长根据DNA中相应的序列(配方)预测蛋白质结构。”

施瓦布从庞大的蛋白质数据库中收集了不少于6,000个DNA序列，这些序列可以作为古细菌和细菌中尚未发现的组蛋白的配方。“在AlphaFold和莱顿超级计算机设施ALICE的帮助下，我们预测了所有这些序列相应组蛋白的结构。”

古细菌和细菌中的组蛋白比之前认为的要多样化得多。Schwab总共确定了17个不同的组蛋白。其中一些是已知的，但也有一些是全新的结构。

研究人员随后测试了计算机的预测是否正确。“我们在实验室中确定了这些新组蛋白之一的结构，”施瓦布说。“结果几乎和计算机预测的完全一样。”

不仅能包裹，还能折叠或搭桥

根据预测的结构，研究人员能够对这些蛋白质的行为方式以及它们对DNA的作用做出假设。施瓦布说：“我们发现不仅有包裹DNA的球体，还有其他结构，例如可以折叠DNA或桥接DNA链的不同部分，从而形成环状结构。”

主管RemusDame补充道：“同样令人着迷的是，我们发现一些组蛋白似乎并不与DNA结合，而是与膜结合。因此，它们除了DNA组织之外还有其他功能。但我们仍需要进一步研究。”

Dame团队的研究有助于更好地理解DNA组织的进化以及不同生物体如何管理其遗传物质。Dame表示：“此外，这些知识有助于我们解释DNA数据和测量结果。我们对细胞内部实际发生的事情仍然知之甚少。”

施瓦布说：“关于这些组蛋白的作用，我们仍有许多东西需要了解。发现这些新的变体仅仅是一个开始。”