Science:極端環境下嗜熱古細菌的奧秘

2020-12-05 生物谷

2015年9月8日 訊 /生物谷BIOON/ --發表於國際雜誌Science上的一篇研究論文中，來自約克大學的研究人員通過研究揭示了嗜熱微生物如何將自身DNA從一代傳遞給下一代，該研究或為進一步理解超級細菌提供一定思路。

硫化葉菌是古細菌王國的一名成員，其個細菌相似是一種單細胞有機體，可以在日本北海道的溫泉中分離得到；一些古細菌往往在平凡的環境中過著普通的生活，比如在湖泊中、大海中以及昆蟲和哺乳動物的腸道中；而其它古細菌則會在非常嚴酷的環境中生存，比如深海火山口熱水中、火山泥和死海中等。

目前研究者正在對古細菌的起源進化進行大量研究，而且研究者們也希望對古細菌進行更多深入研究，然而一項基礎性的問題一直讓研究人員非常困惑，即古細菌如何在細胞分裂過程中將自身的遺傳物質轉移到新細胞中？

本文研究中，研究人員重點對三種名為AspA， ParB和ParA的蛋白質進行研究，這三種蛋白的三維結構已經得到了清楚地解析；研究者Daniela Barilla說道，硫化葉菌是一種可以在含硫的高酸性環境中生長的耐高溫古細菌（生長溫度為80度），我們試圖去研究硫化葉菌如何利用特殊的因子及機制將自身的基因組，即質粒（環狀DNA）轉移到新一代的細胞中。

研究者發現，硫化葉菌會利用一種蛋白來分裂並且隔離細菌並不正常使用的自身的DNA，這讓研究者非常驚訝，因為很多細菌僅僅會使用兩種蛋白質來轉移DNA，而硫化葉菌則會利用三種蛋白質來完成這項任務。蛋白質AspA可以形成一種異常結構，其會結合DNA的特殊位點，隨後形成一種連續的超螺旋結構。

研究古細菌非常重要，因為其可以為闡明生命的起源提供一定的信息，對古細菌的深入研究同時也為研究者研究極端環境下的生命活動帶來幫助。（生物谷Bioon.com）

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Structures of archaeal DNA segregation machinery reveal bacterial and eukaryotic linkages

Maria A. Schumacher1,*, Nam K. Tonthat1, Jeehyun Lee1, Fernando A. Rodriguez-Castañeda2, Naga Babu Chinnam1, Anne K. Kalliomaa-Sanford2, Irene W. Ng2, Madhuri T. Barge2, Porsha L. R. Shaw1, Daniela Barillà2,*

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.

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