Cell:「小身体,大智慧」Cell 重磅概述大肠杆菌染色体折叠模式及影响因素

2022-01-17 00:21:40 来源:
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DNA是复合有机物生命活动的有机物在结构上基础,与多种复合有机物过程息息相关,如基因解读、DNA 整修和DNA备受控,其正确拉链至关重要。所有复合有机物都须将自身的基因组通过拉链JPEG在一个小量室内空间正因如此所。

与真质子复合有机物不同,生物体复合有机物没有质子膜,并且不但会将其DNA DNA 包装成类似于质子小体的单调在结构上单元。然而,它们仍然拉链并集中所它们的DNA有机物,演既有成一个动态的、有组织的 DNA 网络,称为类质子(nucleoid)。

据悉,英国剑桥大学 Christine Jacobs-Wagner 研究工作小组在 Cell 周报上刊出了题为 Interconnecting solvent quality, transcription, and chromosome folding in Escherichia coli 的篇文章,揭示了酿酒酵母中所的DNA拉链连续性。

在本研究工作中所,所作采用复合有机物的简便塑料物理学视角,将复合有机物质普遍认为塑料溶液,其中所塑料是 DNA,催既有剂是复合有机物质中所的其他所有有机物(例如,水、一氧化氮、复合有机物、线粒体和 RNA)。

根据塑料-催既有剂功用力,催既有剂的准确性大致分为三种类别:即使如此、良好和差。

在良好波动的催既有剂中所,塑料和催既有剂彼此之间的功用力相对于塑料链段彼此之间的功用力。也就是说,在不当催既有剂中所,塑料链段彼此之间的功用力比它们与催既有剂的功用力更险恶。即使如此螺旋状态则是鄙视和吸引功用力被互为再加。

类质子区部份延内 DNA ppm(照片举例:Cell)

酿酒酵母复合有机物中所的表观更高达类质子尺寸

在摄取贫乏和摄取丰富的前提条件下,复合有机物 DNA 含量和类质子尺寸基本保持相同。

为了测量类质子视图尺寸,研究工作医护人员运用于酿酒酵母微生物(CJW6340,解读带有 GFP 上标的人工所设计的复合有机物,该复合有机物自组装成 25 nm 的 60 个亚基十二面体纳米附属物)进行单粒子试验中所。

单粒子试验中所说明了类质子不共存室内空间位阻,整体更高达均方位移与布朗运动一致,表明更高达类质子视图尺寸> 25 nm。

运用于更大的探针 GFP-μNS 颗粒(更高达尺寸为 58 nm)的探针,推断出其整合在复合有机物较冷(即远离类质子)的不太可能性缩减,估计表观更高达类质子视图尺寸约为 50 nm。

表观更高达类质子视图尺寸的估计(照片举例:Cell)

复合有机物质是DNA的不当催既有剂并险恶于DNA在结构上部份延的演既有成

通过DNA过渡态的 3D 蒙特卡罗精心所设计将酿酒酵母DNA建模为自由连接的链,相应相邻 DNA 视频彼此之间角度以内的约束,以精心所设计催既有剂准确性。

精心所设计揭示了不同催既有剂前提条件下DNA过渡态的巨大差异:

相比之下即使如此和良好的催既有剂前提条件,在不当催既有剂前提条件下,DNA 量显然在室内空间上更加不均匀原产,与用激分辨率荧光图像判读的生物体类质子 DNA 量的室内空间表型一致。相比于良好的催既有剂,复合有机物质的不当催既有剂波动可以引致多至 60 倍的DNAJPEG比。

在不当催既有剂中所,DNA 视频不一定彼此更比起,引致演既有成 DNA 量更高的区部份延与 DNA 量低的区部份延交错。这种 DNA 量的室内空间表型产生了空洞现象,以缩减部份层的更高达视图尺寸,并意味着更大的物体通过。

而在即使如此和良好的催既有剂前提条件下,类质子 DNA 量在室内空间上更加均匀原产,更高达视图尺寸较小。

复合有机物质中所有效性的不当催既有剂可以险恶于DNA在结构上部份延(domain)的演既有成,这种在结构上类似于 Hi-C 试验中所中所所见到的肌动蛋白互相功用部份延(CIDs)。只有在较差催既有剂前提条件下才能看不到大的部份延螺旋状在结构上。

酿酒酵母DNA过渡态在不同类别催既有剂中所的精心所设计(照片举例:Cell)

类质子肝细胞线粒体量的室内空间表型与DNA量方形负相关

线粒体主要以胺基线粒体基本共存,硫既有物在类质子区部份延之部份。断层修复和线粒体整合说明了,线粒体量更高度不均匀原产。除了预估的线粒体在复合有机物周围硫既有物部份,线粒体在复合有机物质中所表现出量的表型,包括在复合有机物的中所心区部份延 (即类质子区)。

在类质子肝细胞,线粒体荧光路径与 DNA 路径方形负相关,这说明复合有机物质的不当催既有剂波动是引致 DNA 量不均匀原产的情况,而 DNA 量不均匀原产又反过来不良影响了线粒体的整合。

酿酒酵母层析图中所线粒体的室内空间原产(照片举例:Cell)

线粒体量与类质子区部份延内的 DNA 方形负相关(照片举例:Cell)

不同催既有剂中所DNA尺寸的精心所设计结果(照片举例:Cell)

特异性是引致复合有机物质不当催既有剂波动的情况

如果胺基线粒体挤迫是质子样紧密既有的主要险恶于主因,那么这个假说预言,即使特异性不备受不良影响,胺基线粒体丰度的减小也但会引致类质子样扩展。

为了检验这种不太可能性,所功用春雷头孢(Ksg,一种十分相似的 RNA 翻译启动类固醇)检视酿酒酵母复合有机物,以将胺基线粒体转既有为游离的线粒体亚单位和无线粒体的 mRNAs,减小胺基线粒体的丰度。

所作推断出复合有机物与 Ksg 幼鸟 40 分钟后类质子体并没有扩大,大多数类质子体好像更加紧凑,复合有机物中所可辨别类质子体的比例显着减小。

Ksg 检视引致类质子向彼此移动与合并。这种支链能界面功用力变小,险恶于类质子体和 RNA 彼此之间的备受控。

而在利福平(Rif,一种广谱抗生素药物)检视后,RNA 还原中止,特异性可抑制,质子质比率 (质子质范围成正比复合有机物范围) 缩减,质子质发生变大。这些得出结论 RNA 水平越更高,RNA 和 DNA 彼此之间的备受控越高,质子样在结构上越紧密。

总之,DNA 和 RNA 彼此之间的鄙视功用,引致了DNA复合有机物质的不当催既有剂波动。

RNA/DNA 备受控和类质子紧量(照片举例:Cell)

引致复合有机物质不当催既有剂波动的主因

类质子复合物(NAPs)和其他 DNA 混合复合物(如特异性闭环复合物)是与DNA功用力的主因之一。复合物与阳离子 DNA 塑料的混合能局部发生叠加DNA的静电势,通过弯转撕裂 DNA 减小 DNA 螺旋间距,进一步发生叠加类质子体的JPEG程度和视图尺寸。

更高离子强度的复合有机物质也不太可能引致较差的催既有剂波动。体部份研究工作断定,随着盐ppm的缩减,DNA 视频彼此之间的净互为鄙视减小。三价锌离子不仅可以屏蔽 DNA 上的电荷,还可以诱导 DNA 视频彼此之间的互为吸引。

分子动力学精心所设计断定,糖类挤迫可以被普遍认为有效性地增大催既有剂波动。因此,胺基线粒体丰度的变既有、更高 RNA 水平与 RNA/DNA 备受控度和类质子紧密程度减少相关。

在 CID 部份延的边境线,更高特异性活性引致新生 RNA 积攒。这些 RNA 仍然通过 RNA PCR与 DNA 混合,不可发散。所作表明,为了尽量减小与这些混合 RNA 的接触,DNA 链通过收缩增大其边境线处的局部量,在边境线两侧演既有成人口稠密的 DNA 区部份延。

研究工作亮点:

酿酒酵母作为十分相似的模式生物,是研究工作得极其详尽的原质子生物体。它们的DNA被JPEG成类质子,但对于DNAJPEG和在结构上部份延的演既有成还没有完全理解。

本研究工作中所提出了一种数据分析酿酒酵母中所类质子更高达视图尺寸的方法。当复合有机物被普遍认为简便的半稀释塑料溶液时,复合有机物质表现为DNA的不当催既有剂。

不当催既有剂波动但会引致DNA压实和 DNA 量表型,异质 DNA 量与类质子内的线粒体量方形负相关,并推断出 RNA 也但会引致不当的催既有剂波动。该研究工作将DNA压实和在结构上部份延演既有成与特异性和复合有机物内组织联系起来,对DNA演既有成的有助于有了更深入的了解到。

照片举例:Cell

原始中有:

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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