一些细菌似乎将它们的基因组包裹在称为组蛋白的蛋白质中 - 这些蛋白质被认为不存在于细菌细胞中。
细菌中的一项惊人发现表明，一些物种有一种奇怪的方法来包装染色体和调节基因表达 - 使用直到最近才被认为根本不存在于细菌中的蛋白质。
在26月<>日发布在bioRxiv上的预印本中，研究人员报告了称为组蛋白的蛋白质的特征，在两种细菌物种中，这些蛋白质似乎结合在一起以覆盖细菌染色体的区域。1.这与在其他生物体中看到的组蛋白排列完全不同。例如，在称为真核生物的生物体中，其细胞具有膜结合的细胞核，DNA缠绕在组蛋白周围，而不是被组蛋白包裹。
尽管组蛋白是维持真核生物和称为古细菌的微生物中染色体结构和控制基因活性的重要工具，但多年来人们普遍认为它们不存在细菌中。
随着越来越多的细菌基因组序列可用，组蛋白特征序列的发现挑战了这一假设。2.“但从来没有人对它们进行过表征或进行过功能研究，”荷兰莱顿大学的生物化学家和微生物学家Remus Dame说。“这绝对是一件新鲜有趣的事情。”
结构均匀
真核组蛋白的结构和功能非常均匀 - 这种一致性对于想要研究组蛋白进化的研究人员来说可能是令人沮丧的，科罗拉多大学博尔德分校的生物化学家Karolin Luger说。“如果你想了解进化的起源，你就不能去'原始'真核生物，”她说。“它已经拥有了一切。”
缺乏多样性也给合成生物学家寻找控制基因表达的新方法提出了问题，伦敦帝国理工学院的分子进化生物学家Tobias Warnecke说。“染色质的基本组成以及基因表达的工作原理在真核生物中非常相似，然后你开始想知道，'这是一次冻结的事故吗？'”他说。“组蛋白有什么特别之处使它们独一无二，或者我们可以以不同的方式构建系统吗？”
最近对古菌组蛋白的探索产生了更多样化的系统，Warnecke和帝国理工学院的系统生物学家Antoine Hocher决定看看细菌组蛋白样蛋白质可能带来什么惊喜。与Luger和其他合作者一起，他们研究了两种可以在实验室中轻松生长的物种的蛋白质：病原体钩端螺旋体和一种名为Bdellovibrio bacteriovorus的掠食性细菌。这会渗透较大的细菌并从内部消化它们，切碎猎物的DNA和蛋白质，用作自我复制的基石。
当研究人员从细菌芽孢杆菌中分离出组蛋白并分析其结构时，无论是它本身还是在与DNA相互作用时，他们惊讶地发现它的行为不像古菌或真核生物中任何已知的组蛋白。细菌组蛋白成对聚集在一起，围绕DNA链。这些长链可以作为DNA周围的盾牌，这与它们在真核生物中的功能明显不同，在真核生物中，组蛋白组合在一起形成DNA缠绕的线轴。“我被震撼了，”卢格说。
保护性蛋白质
这是一个惊人的发现，但目前尚不清楚这种结构是否反映了组蛋白和DNA在细菌细胞中的相互作用，或者它是否是在实验室中使用分离蛋白质的人工制品，Dame说。
目前，研究人员只能推测组蛋白可能正在做什么，以及它们不寻常的作用方式如何帮助细菌生存。对于 B. 细菌，组蛋白可以保护DNA免受其猎物碎片基因组的杂散片段，Warnecke说。
这种细菌还因其在自由游泳阶段感染猎物之前具有紧密包装的DNA而闻名，比利时鲁汶天主教大学的微生物学家Géraldine Laloux指出。“我们一直想知道是什么驱动了这种非常强大的压实，以及它是如何解压缩的，”Laloux 说。“这种结合DNA的独特方式可以为此带来新的见解。
作为研究的一部分，研究人员调查了数千个细菌基因组。他们在大约2%的基因组中发现了组蛋白样蛋白质，这表明还有许多其他系统需要研究。“人们很兴奋，说'哦，细菌不应该有组蛋白'，”Warnecke说。“但如果你研究微生物进化，你知道如果你足够努力，你会发现一些。
