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病毒綁架細(xì)胞生物物理學(xué)機(jī)理揭開(kāi)
閱讀：229 發(fā)布時(shí)間：2013-7-26病毒綁架細(xì)胞生物物理學(xué)機(jī)理揭開(kāi)
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,，zui近，美國(guó)埃默里大學(xué)研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn),，演示了一種病毒體內(nèi)的C1蛋白是怎樣彎曲DNA,，使其成為一個(gè)圓環(huán)，然后關(guān)閉自身毒性進(jìn)入蟄伏期的,。他們還定量檢測(cè)了彎曲過(guò)程中的作用力大小，這些數(shù)據(jù)有助于進(jìn)一步研究DNA生理學(xué)和基因開(kāi)關(guān)動(dòng)力學(xué),。相關(guān)論文發(fā)表在《物理評(píng)論E輯》上,。
當(dāng)細(xì)菌或病毒侵入細(xì)胞后，它們就開(kāi)始翻檢宿主的細(xì)胞核,，用一種粘合劑蛋白重新塑造宿主DNA鏈,。這種蛋白像小手，能牢牢地抓住某個(gè)特定DNA序列,，將其彎曲,、打結(jié)、擰螺旋,；還有一種非特定粘合蛋白能抓住DNA鏈的任何部分,。
他們選用的病毒是能感染大腸桿菌的λ噬菌體，C1蛋白是該病毒體內(nèi)的一種抑制子,。病毒會(huì)將自身DNA注入細(xì)菌,，其DNA會(huì)與細(xì)菌染色體合并。C1蛋白很快就會(huì)在病毒DNA的特殊序列上將其粘合,，形成一個(gè)環(huán),。只要環(huán)是閉合的,，病毒就保持蟄伏，一旦環(huán)打開(kāi),，細(xì)菌就被綁架：病毒關(guān)閉細(xì)菌基因而打開(kāi)它自己的,，變得有毒。
“基本上,，這個(gè)環(huán)是作為分子開(kāi)關(guān),。它在休眠期間非常穩(wěn)定，但對(duì)外界環(huán)境又高度敏感,。如果細(xì)菌饑餓或中毒,，病毒DNA立刻就會(huì)接到信號(hào)，拋棄老宿主另謀新宿主,，此時(shí)環(huán)就被打開(kāi),。”埃默里大學(xué)生物物理學(xué)教授勞拉·芬齊解釋說(shuō)，“我們研究的就是,，C1介導(dǎo)的環(huán)基機(jī)制是怎樣在休眠期間,，既保持穩(wěn)定又保持敏感，一接到信號(hào)立刻就開(kāi)啟毒性的,。”
芬齊實(shí)驗(yàn)室證明了C1蛋白能形成環(huán),。他們一直在利用單分子技術(shù)研究基因表達(dá)力學(xué)。“我們分析了環(huán)形成動(dòng)力學(xué),，發(fā)現(xiàn)其中非特定粘合起了重要作用,。我們想用的功能參數(shù)重建這一機(jī)制。”
研究生錢德·方登用微小磁粉給DNA分子作標(biāo)記,，然后用磁鑷在顯微鏡液體室中拉動(dòng)DNA,。他用磁鑷逐漸靠近DNA，進(jìn)一步拉它,，DNA分子的長(zhǎng)度就會(huì)擴(kuò)張,，由此可以標(biāo)記出抵抗力的大小，zui后得到一個(gè)非線性的曲線圖,。然后在DNA前面放一個(gè)C1蛋白,，曲線就會(huì)變化，需要更大力量才能把它拉伸到與剛才同樣長(zhǎng)度,，因?yàn)镃1蛋白給DNA施加了讓它彎曲的作用力,。
芬齊解釋說(shuō)，數(shù)據(jù)分析顯示,，當(dāng)C1蛋白通過(guò)特殊粘合形成了環(huán)以后,，非特定粘合就像拉鏈，讓環(huán)開(kāi)關(guān)起來(lái)更容易，并保持環(huán)的穩(wěn)定性,，接到信號(hào)才打開(kāi),。這種拉鏈效果也讓粘合位點(diǎn)變?nèi)酰够蜷_(kāi)關(guān)對(duì)環(huán)境更敏感,，還能小部分打開(kāi)讓它呼吸,，因此環(huán)絕不會(huì)永遠(yuǎn)關(guān)閉。
“單分子技術(shù)打開(kāi)了一個(gè)生物過(guò)程力學(xué)的新時(shí)代,。”芬齊說(shuō),，研究證明非特定粘合并非隨機(jī)，而且在病毒決定潛伏還是暴發(fā)中起了關(guān)鍵作用,。掌握C1基因開(kāi)關(guān)的原理也有助于人們理解其他基因工作的原理,。“希望該實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭藗冞M(jìn)一步理解人體DNA是怎樣被折疊打包成染色體、怎樣局部解開(kāi)開(kāi)始基因表達(dá)的,。”