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    JBC:大腸桿菌的Dam酶的作用機(jī)制

    發(fā)布時(shí)間: 2012-08-01  點(diǎn)擊次數(shù): 2448次

    加州大學(xué)圣芭芭拉分校的研究人員發(fā)現(xiàn)大腸桿菌的Dam酶在DNA上移動(dòng)進(jìn)行修飾時(shí)會(huì)發(fā)生“跳躍”,并對(duì)其物理特性和行為進(jìn)行了分析,這一研究成果能為生物醫(yī)學(xué)研究和其他科學(xué)應(yīng)用提供幫助。該文章發(fā)表在Journal of Biological Chemistry雜志上。

    大腸桿菌的適應(yīng)機(jī)制使其能依據(jù)不同環(huán)境改變自己的表型(可觀察到的特性)。例如,大腸桿菌在需要尋找食物、粘附宿主組織、或者繁殖時(shí),細(xì)菌表面會(huì)形成纖毛(毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)),使其能夠移動(dòng)、粘附或傳遞遺傳物質(zhì)。

    “我們希望了解細(xì)胞中是什么引發(fā)了這些改變,”文章*作者Adam Pollak說(shuō)。

    DNA腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶Dam給DNA特定序列(GATC位點(diǎn))加上甲基化標(biāo)簽,就是這種表觀遺傳學(xué)機(jī)制促使纖毛形成。類似這樣的標(biāo)簽信號(hào)機(jī)制,也在人體內(nèi)指導(dǎo)著由同樣的DNA序列形成不同器官組織的過(guò)程。這些DNA修飾標(biāo)簽的添加屬于一個(gè)廣泛的領(lǐng)域,表觀遺傳學(xué),即調(diào)節(jié)基因表達(dá)的基因組可遺傳修飾。

    此前普遍觀點(diǎn)認(rèn)為Dam酶只在細(xì)菌雙螺旋DNA的一條鏈上移動(dòng)尋找GATC位點(diǎn),但研究人員發(fā)現(xiàn),實(shí)際上Dam會(huì)在雙螺旋兩條鏈的GATC位點(diǎn)上“跳躍”。

    研究人員利用DpnI限制性內(nèi)切酶進(jìn)行基因工程改造,得到了甲基化位點(diǎn)間的長(zhǎng)度和距離各異的多條DNA序列,并由此發(fā)現(xiàn)GATC位點(diǎn)的聚集會(huì)使Dam酶跳躍得更加頻繁。例如,當(dāng)兩個(gè)識(shí)別位點(diǎn)間距在10-200bp以內(nèi)時(shí),Dam跳躍發(fā)生的可能性更高。GATC 位點(diǎn)的聚集與基因調(diào)控關(guān)系密切,而雙螺旋上單獨(dú)的GATC位點(diǎn)與DNA復(fù)制有關(guān)。文章還提到,Dam在DNA上移動(dòng)時(shí),未定位GATC序列的時(shí)間越長(zhǎng),發(fā)生跳躍的可能性越小,但GATC序列的引入會(huì)再次激活這一跳躍機(jī)制。

    文章指出,Dam酶的跳躍機(jī)制能夠解釋為何DNA修飾酶能在海量非特異性DNA中找到自己的識(shí)別位點(diǎn),以及為何Dam酶能夠無(wú)視反義鏈方向而修飾多個(gè)位點(diǎn)。

    “舉例來(lái)說(shuō),如果我們找到一種上述開關(guān)的抑制劑,尿路感染就沒(méi)有立足之地了。”Pollak說(shuō)。

    研究團(tuán)隊(duì)近期還發(fā)表了一篇文章,描述了人體內(nèi)的類似機(jī)制,而這一機(jī)制在特定白血病類型中被破壞。

    該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)大腸桿菌的行為、影響毒力的因素、抗性和繁殖力進(jìn)行了數(shù)十年的研究。研究上述大腸桿菌能力的開關(guān)機(jī)制,將幫助人們了解這些能與人類共生有時(shí)又會(huì)引發(fā)疾病的細(xì)菌,并有助于相關(guān)疾病的治療。

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