Science：极端环境下嗜热古细菌的奥秘

zszhao

最近，发表于国际杂志Science上的一篇研究论文中，来自约克大学的研究人员通过研究揭示了嗜热微生物如何将自身DNA从一代传递给下一代，该研究或为进一步理解超级细菌提供一定思路。



硫化叶菌是古细菌王国的一名成员，其个细菌相似是一种单细胞有机体，可以在日本北海道的温泉中分离得到；一些古细菌往往在平凡的环境中过着普通的生活，比如在湖泊中、大海中以及昆虫和哺乳动物的肠道中；而其它古细菌则会在非常严酷的环境中生存，比如深海火山口热水中、火山泥和死海中等。

目前研究者正在对古细菌的起源进化进行大量研究，而且研究者们也希望对古细菌进行更多深入研究，然而一项基础性的问题一直让研究人员非常困惑，即古细菌如何在细胞分裂过程中将自身的遗传物质转移到新细胞中？



本文研究中，研究人员重点对三种名为AspA， ParB和ParA的蛋白质进行研究，这三种蛋白的三维结构已经得到了清楚地解析；研究者Daniela Barilla说道，硫化叶菌是一种可以在含硫的高酸性环境中生长的耐高温古细菌（生长温度为80度），我们试图去研究硫化叶菌如何利用特殊的因子及机制将自身的基因组，即质粒（环状DNA）转移到新一代的细胞中。

研究者发现，硫化叶菌会利用一种蛋白来分裂并且隔离细菌并不正常使用的自身的DNA，这让研究者非常惊讶，因为很多细菌仅仅会使用两种蛋白质来转移DNA，而硫化叶菌则会利用三种蛋白质来完成这项任务。蛋白质AspA可以形成一种异常结构，其会结合DNA的特殊位点，随后形成一种连续的超螺旋结构。

研究古细菌非常重要，因为其可以为阐明生命的起源提供一定的信息，对古细菌的深入研究同时也为研究者研究极端环境下的生命活动带来帮助。


ABSTRACT
Although recent studies have provided a wealth of information about archaeal biology, nothing is known about the molecular basis of DNA segregation in these organisms. Here, we unveil the machinery and assembly mechanism of the archaeal Sulfolobus pNOB8 partition system. This system uses three proteins: ParA; an atypical ParB adaptor; and a centromere-binding component, AspA. AspA utilizes a spreading mechanism to create a DNA superhelix onto which ParB assembles. This supercomplex links to the ParA motor, which contains a bacteria-like Walker motif. The C domain of ParB harbors structural similarity to CenpA, which dictates eukaryotic segregation. Thus, this archaeal system combines bacteria-like and eukarya-like components, which suggests the possible conservation of DNA segregation principles across the three domains of life.

doi:10.1126/science.aaa9046
原文链接：http://www.sciencemag.org/content/349/6252/1120