简要新闻

“失控”转录

Graphical illustration of runaway transcription

研究人员发现细菌执政基因表达的新规则,有关基本的生物学途径翻转基本假设。

罗利mcelvery

 

在进化树,人类从大约一十亿年前酵母分歧。通过比较,细菌的两种看似类似物种, 大肠杆菌枯草芽孢杆菌已经演变为相距大约两倍长。换句话说:散步,聊天,两足动物是生命之树更接近单细胞真菌比这两种菌对彼此。事实上,它变得越来越清楚,什么是一个细菌类型的真可能不是真正的另一个 - 甚至当它归结为生命的最基本的生物学途径。

即大肠杆菌 曾担任科研模式生物了一个多世纪,并帮助研究人员分析许多基本过程,包括基因表达。在这些细菌,作为一个分子机,RNA聚合酶,沿着DNA转录成RNA的移动,它是由一个第二分子机,核糖体,其转换所述RNA成蛋白质,随后在接近的追求。这种“结合”的转录,翻译可以帮助监控和调整RNA输出,并且被认为是细菌的标志。

然而,生物学家和物理学家组成的跨学科团队最近表明, 湾枯草 细菌采用不同的一组规则。而不是串联与核糖体,聚合酶的工作 湾枯草 加速前进。这个系统“失控”转录创造了RNA质量控制的替代规则,并提供了深入了解细菌种类的绝对多样性。

“研究人员,包括我自己的后代,被教导转录 - 翻译是细菌基因表达的根本,”基因李炜,生物学和研究的资深作者副教授说。 “但我们非常精确,定量测量已经推翻了长期持有的观点,而这项研究可能只是冰山的一角。”

宽限期约翰逊,一名研究生在生物学系,并让 - 伯努瓦拉兰内,一个在物理学研究生部,都在主要作者 ,从而出现了 性质 对译者: 26。

一个奇怪的线索

在2018年,拉兰内开发出一种实验技术来测量RNA转录的边界。当DNA被转录成RNA,所得转录物一般较长比DNA编码序列,因为它们也必须包括在最后一个额外的位来发信号通知聚合酶停止。在 湾枯草,拉兰注意到有根本不是编码序列的末端和RNA转录的两端之间有足够的空间 - 额外的代码太短聚合酶,并在同一时间核糖体,以适应两者。在这种细菌,转录 - 翻译似乎没有可能。

“这是一个很奇怪的观察,”拉兰内回忆道。 “它只是没有与接受的教条方达。”

进一步深入到这些令人费解的观察,约翰逊测量的RNA聚合酶和核糖体中的速度 湾枯草。她惊讶地发现,他们以非常不同的速率移动:聚合酶正想大概快两倍,核糖体。

偶联的转录 - 翻译期间 即大肠杆菌,核糖体是如此紧密地与RNA聚合酶,它可以控制当终止转录相关联。如果RNA编码聚合酶停止录制一个“不成熟”的信号,附近的核糖体可以将其屏蔽和鞭策聚合酶。然而,如果事情出现差错,也太远了核糖体停止聚合酶的背后,一个叫RHO蛋白质可以介入这些网站过早终止转录,停止生产这些想必非功能性的成绩单。

然而,在 湾枯草,核糖体是总是太落后聚合酶发挥其掩蔽效应。相反,约翰逊发现RHO识别的RNA本身编码信号。这允许RHO防止生产选择RNA的同时确保它并不禁止所有的RNA。然而,这些特定的信号,也意味着RHO可能具有的作用比较有限 湾枯草 比它在 即大肠杆菌.

家庭特征

到计共同失控转录是如何,拉兰创建算法,通过基因组筛选从超过1000的细菌种类,以确定转录物的端部。在许多情况下,有没有在成绩单的RNA聚合酶和核糖体,以适应两结束了足够的空间,这表明超过200种细菌也依靠失控转录。

“这是惊人的看到这种现象是多么普遍的是,”李说。 “它提出了一个问题:有多少,我们真的了解我们已经这么多年研究这些模式生物”

卡罗尔毛,微生物学和免疫学的谁没有参与这项研究的加利福尼亚大学旧金山分校的系教授,是指工作的“绝技”。

“基因李炜和同事发现转录翻译耦合,被认为是细菌基因调控的基本功能,是不是万能的,”她说。 “相反,失控转录导致主机的替代监管策略,从而打开一个新的前沿在我们的细菌的战略研究,在不同的环境中茁壮成长。”

研究人员拓宽他们的实验范围,以包括更多类型的细菌,它们更多地了解这些微生物依据的基本生物过程 - 与那些占用居住在人体内,由肠道有益微生物有毒病原体的影响。

“我们开始认识到,细菌可以调节基因表达和应对环境压力的不同的方式,”约翰逊说。 “它只是展示了如何为我们研究日益多样化的细菌很多有趣的生物留下揭开。”

引文:
“功能解耦转录,翻译 枯草芽孢杆菌
性质,在线2020年8月26日,DOI: 10.1038 / s41586-020-2638-5
恩典即约翰逊让 - 伯努瓦拉兰,米歇尔湖彼得斯和基因李炜

顶部的图:研究人员发现,转录在细菌中一个新的系统和翻译,其中聚合酶(粉红色)在 湾枯草 从核糖体(蓝色)“跑掉”。信誉:恩典约翰逊
发布:20年8月26日