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Cell:揭示细菌面对压力停止生长的分子机制

日期:2013-08-20 00:00:00

不管对于男人、老鼠还是细菌来说,压力都是对他们非常不利的;近日,刊登在国际著名杂志Cell上的一篇研究报告中,来自马赛诸塞大学及麻省理工学院的研究者通过研究揭开了细菌转变压力的分子机制,比如在极端温度等恶劣环境下。

在文中研究者表示,压力条件可以促使某些蛋白质“大发雷霆”或者错误折叠,大家可以认为这是细菌“发脾气”了,细菌一般通过破坏这些蛋白质来应对压力;在这项研究中研究者发现,特定种类的细菌可以通过破坏DNA复制需要的蛋白质来对应对高温。

在有利的条件下,细菌的细胞会不断生长;但是在压力条件下,细胞就必须抑制DNA的复制,从而达到优先保护细胞免于伤害的状态。研究者Chien表示,包括细菌细胞在内所有的细胞都包含许多种类的蛋白质,其可以帮助细胞进行多种维持细胞功能所必须的化学反应。蛋白质的形状决定了其所扮演的角色以及发挥的功能,压力条件可以促使某些蛋白质错误折叠,并且停止蛋白质发挥功能,当细胞可以处理这种压力时蛋白质就会重新开始工作。尽管科学家进行了多年的研究,但是依然没有完全理解细胞使用什么样的机制来将环境条件下的信息转化成为自身的复制信息。

这项研究中,研究者Jing Liu表示,大家在柄杆菌属中发现了一种名为Lon的特殊酶类,其可以通过切断以及破坏少量错误折叠的蛋白质,来抵御细胞免于压力效应的损伤;当Lon碰见很多错误折叠的蛋白质时,其就会破坏另外一种名为DnaA的完整的蛋白质,该蛋白质可以开启细胞的生长过程。当DnaA被破坏了,细胞就会停止生长;当压力过去后,错误折叠的蛋白质数量就会下降,Lon酶就会停止破坏正常的蛋白质,这样细胞就又会重新开始生长了。

研究者Chien表示,使用这种方式,细菌就可以对压力条件快速产生反应;压力和蛋白质的错误折叠伴随着细菌的一生,因此理解普通细菌如何应对压力,对于帮助科学家们理解大家机体细胞类似的作用机理非常重要,相关研究由NIH等机构提供资助。

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