Cell：「小身体，大智慧」Cell 重磅揭示大肠杆菌染色体折叠模式及影响心理因素

突变是线粒质精神上活动的气态构造基石，与多种线粒质过程密切相关，如特异性、DNA 修复和突变裂解，其无论如何螺旋至关重要。所有线粒质都须将自身的原核生物通过螺旋转换在一个小质积密闭当中的。

与真氘线粒质多种不同，生物体线粒质未氘膜，并且不但会将其突变 DNA 包装成比如说氘小质的重复构造单元。然而，它们仍然螺旋并密集的它们的突变气态，逐步形成一个动态的、有的组织的 DNA 网络，被称作类氘（nucleoid）。

近日，美国耶鲁大学 Christine Jacobs-Wagner 研究者小组在 Cell 新闻周刊上发表了文中 Interconnecting solvent quality， transcription， and chromosome folding in Escherichia coli 的论文，探究了微生物中的的突变螺旋表征。

在本研究者中的，写作者采用线粒质的简单聚酰胺物理学角度，将线粒质质视为聚酰胺溶液，其中的聚酰胺是 DNA，流水溶液是线粒质质中的的其他所有气态（例如，流水、代谢物、核酸、氘糖体和 RNA）。

根据聚酰胺-流水溶液互为作用，流水溶液的运动速度大致分为三种特性：很好、较佳和差。

在较佳震荡的流水溶液中的，聚酰胺和流水溶液互为间的互为作用比不上聚酰胺多肽段互为间的互为作用。无论如何，在不顺流水溶液中的，聚酰胺多肽段互为间的互为作用比它们与流水溶液的互为作用极为利于。很好状态则是仇视和吸引互为作用被互为平衡。

类氘周围内 DNA 剂量（幻灯片比如说：Cell）

微生物线粒质中的的表观最少类氘形状

在营养巨量和营养非常丰富的先决条件下，线粒质 DNA 含有和类氘形状基本保持基本。

为了探测类氘一维形状，研究者管理人员用到微生物菌株（CJW6340，暗示带有 GFP 记号的人工的设计的核酸，该核酸自零部件成 25 nm 的 60 个核糖体十二面质单晶笼）进行单粒子试验。

单粒子试验辨识类氘不存在密闭位阻，整质最少均方位移与微分一致，猜测最少类氘一维材质> 25 nm。

用到极为大的探针 GFP-μNS 颗粒（最少形状为 58 nm）的探针，推断出其适配在线粒质极区（即游走类氘）的更进一步提很低，估计表观最少类氘一维形状分之一为 50 nm。

表观最少类氘一维材质的估计（幻灯片比如说：Cell）

线粒质质是突变的不顺流水溶液并倡导突变构造亦然的逐步形成

通过突变构象的 3D 维多模拟器将微生物突变建模为权利连接的多肽，调整相邻 DNA 片段互为间角度范围内的分之一束，以模拟器流水溶液运动速度。

模拟器探究了多种不同流水溶液先决条件下突变构象的极大差异：

一般而言很好和较佳的流水溶液先决条件，在不顺流水溶液先决条件下，DNA 量似乎在密闭上极为加不不规则，与用超像素激光图像观察的生物体类氘 DNA 量的密闭举例来说一致。相比于较佳的流水溶液，线粒质质的不顺流水溶液震荡可以造成多至 60 倍的突变转换比。

在不顺流水溶液中的，DNA 片段通常彼此极为相对于，造成逐步形成 DNA 量很低的周围与 DNA 量低的周围交替。这种 DNA 量的密闭举例来说产生了空洞现象，以提很低表面的最少一维材质，并允许极为大的球质通过。

而在很好和较佳的流水溶液先决条件下，类氘 DNA 量在密闭上极为加不规则，最少一维材质较大。

线粒质质中的有效的不顺流水溶液可以倡导突变构造亦然（domain）的逐步形成，这种构造比如说 Hi-C 试验中的所见到的丝氨酸面对面作用亦然（CIDs）。只有在较很低流水溶液先决条件下才能看不到大的亦然状构造。

微生物突变构象在多种不同特性流水溶液中的的模拟器（幻灯片比如说：Cell）

类氘肝细胞氘糖体量的密闭举例来说与DNA量呈负相关

氘糖体主要以多肽状氘糖体表达方式存在，富集在类氘周围之外。断层重建和氘糖体适配辨识，氘糖体量很低度不不规则。除了考虑到的氘糖体在线粒质周围富集外，氘糖体在线粒质质中的表现出量的举例来说，包括在线粒质的中的心周围 (即类氘区)。

在类氘肝细胞，氘糖体激光瞬时与 DNA 瞬时呈负相关，这说明线粒质质的不顺流水溶液震荡是造成 DNA 量不不规则的或许，而 DNA 量不不规则又反过来冲击了氘糖体的适配。

微生物层析图中的氘糖体的密闭属（幻灯片比如说：Cell）

氘糖体量与类氘周围内的 DNA 呈负相关（幻灯片比如说：Cell）

多种不同流水溶液中的突变形状的模拟器结果（幻灯片比如说：Cell）

氘糖体是造成线粒质质不顺流水溶液震荡的或许

如果多肽状氘糖体拥堵是氘样紧密化的主要倡导心理因素，那么这个假说预言，即使氘糖体不备受冲击，多肽状氘糖体总运动速度的减少也但会造成类氘样兼并。

为了化验这种更进一步，写作者用春雷霉素（Ksg，一种近似于的 RNA 译成触发依赖性剂）管控微生物线粒质，以将多肽状氘糖体转化成为游离的氘糖体核糖体本单位和无氘糖体的 mRNAs，减少多肽状氘糖体的总运动速度。

写作者推断出线粒质与 Ksg 圈养 40 分钟后类氘质并未扩大，大多数类氘质有点极为加紧凑，线粒质中的可辨别类氘质的比例非同着减少。

Ksg 管控造成类氘向彼此移动与合并。这种聚合能界面互为作用变小，倡导类氘质和 RNA 互为间的裂解。

而在利福平（Rif，一种广谱抗生素药剂）管控后，RNA 人工合成中断，氘糖体依赖性，氘质比率 (氘质面积除以线粒质面积) 提很低，氘质发生膨胀。这些结果说明了 RNA 流技术水平越很低，RNA 和 DNA 互为间的裂解越大，氘样构造越紧密。

总之，DNA 和 RNA 互为间的仇视作用，造成了突变线粒质质的不顺流水溶液震荡。

RNA/DNA 裂解和类氘紧量（幻灯片比如说：Cell）

造成线粒质质不顺流水溶液震荡的心理因素

类氘肽（NAPs）和其他 DNA 结合肽（如氘糖体调节肽）是与突变互为作用的心理因素之一。肽与阴阴离子 DNA 聚酰胺的结合能不规则属改变突变的静电势，通过弯转扭曲 DNA 减少 DNA 螺旋长度，极为进一步改变类氘质的转换持续性和一维材质。

很低阴离子强度的线粒质质也可能造成较很低的流水溶液震荡。质外研究者说明了，随着盐剂量的提很低，DNA 片段互为间的净互为仇视减少。OH镁阴离子不仅可以无法访问 DNA 上的电荷，还可以诱导 DNA 片段互为间的互为吸引。

物理现象模拟器说明了，氨基酸拥堵可以被视为有效地提很低流水溶液震荡。因此，多肽状氘糖体总运动速度的变化、很低 RNA 流技术水平与 RNA/DNA 裂解度和类氘紧密持续性变大相关。

在 CID 亦然的疆界，很低氘糖体活性造成很低中学生 RNA 积聚。这些 RNA 仍然通过 RNA 聚合酶与 DNA 结合，不能扩散。写作者猜测，为了尽量减少与这些结合 RNA 的接触，DNA 多肽通过收缩提很低其疆界处的不规则属量，在疆界正中逐步形成密集的 DNA 周围。

研究者亮点：

微生物作为近似于的模式生物，是研究者得最为详尽的原氘生物体。它们的突变被转换成类氘，但对于突变转换和构造亦然的逐步形成还未无论如何理解。

本研究者中的提出了一种数据分析微生物中的类氘最少一维形状的步骤。当线粒质被视为简单的半乙醇聚酰胺溶液时，线粒质质表现为突变的不顺流水溶液。

不顺流水溶液震荡但会造成突变压实和 DNA 量举例来说，异质 DNA 量与类氘内的氘糖体量呈负相关，并推断出 RNA 也但会造成不顺的流水溶液震荡。该研究者将突变压实和构造亦然逐步形成与氘糖体和线粒肝细胞的组织连系起来，对突变逐步形成的机制有了极为深入的认识到。

幻灯片比如说：Cell

完整出处：

Yingjie XiangIvan V. SurovtsevYunjie Chang， et al. Interconnecting solvent quality， transcription， and chromosome folding in Escherichia coli. CellVol. 184Issue 14p3626–3642.e14.