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据魏兹曼科学研究所的研究职员说,卵白质可以通过DNA举行“交流”,举行远距离“对话”,作为一种遗传“开关”。 他们发现,卵白质与DNA分子的一个位点连系,可以对远处的另一个连系位点发生物理影响,而这种“同群效应”可以激活某些基因。这种效应以前曾在人工系统中考察到过,但魏兹曼的研究首次解释它发生在生物体的DNA中。

由化学和结构生物学系的Hagen Hofmann博士向导的团队在研究土壤细菌枯草芽孢杆菌中的一个奇异征象时做出了这个发现。这些细菌中的一小部门显示出一种怪异的手艺:通过吸收散落在它们周围土壤中的细菌基因片断来厚实它们的基因组的能力。这种能力取决于一种叫做ComK的卵白质,这是一种转录因子,它与DNA连系以激活使清扫成为可能的基因。然而,人们不知道这种激活事实是若何举行的。

科学家Gabriel Rosenblum博士向导了这项研究,研究职员行使先进的生物物理工具--单分子FRET和低温电子显微镜探索了细菌的DNA。稀奇是,他们集中研究了ComK卵白连系的DNA分子上的两个位点。

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他们发现,当两个ComK分子与其中一个位点连系时,会发生一个信号,促进另外两个ComK分子在第二个位点连系。信号可以在这些位点之间流传,由于原始卵白的连系所引发的物理转变会发生张力,沿着DNA转达,就像从一端扭动绳子一样。一旦所有四个分子都与DNA连系,就会通过一个阈值,开启该细菌的基因祛除能力。

Rosenblum说:“我们惊讶地发现,DNA除了包罗遗传密码外,还像一条通讯电缆,在相对较长的距离内将信息从一个卵白质连系点传输到另一个连系点。”

通过操作细菌的DNA并监测这些操作的效果,科学家们澄清了DNA内“长距离通讯”的细节。他们发现,为了使两个位点之间的“通讯”或“互助”发生,这些位点必须位于相互之间的特定距离,而且它们必须在DNA螺旋结构上面向统一偏向。对这两个条件的任何偏离--例如,增添距离--都市削弱通讯。人们发现在两个站点之间运行的遗传字母序列对这种通讯没有什么影响,而DNA的断裂则完全中止了这种通讯,这进一步证实晰这种通讯是通过物理毗邻发生的。

领会这些细节可能有助于为种种应用设计所需强度的分子开关。后者可能包罗对细菌举行基因工程以整理环境污染或合成可用作药物的酶。

Hofmann说:“DNA分子内的长距离通讯是一种新型的调治机制--它为设计未来的基因电路开拓了以前无法获得的方式。”

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