Cell：「小身体，大智慧」Cell 重磅揭示大肠杆菌染色体翻转模式及影响因素

突变是蛋白生命活动的固躯结构设计基础，与多种蛋白过程息息特别，如基因表达、DNA 修复和突变除去，其正确拉链至关重要。所有蛋白都均须将自身的遗传物质通过拉链转换在一个小躯积三维空间当当中。

与真核能蛋白不同，微生物蛋白不能核能膜，并且不都会将其突变 DNA 包装变为像是核能小躯的重复比如说。然而，它们仍然拉链并集当中它们的突变固躯，转变变为一个建模的、有有组织的 DNA 局域网，统称类核能（nucleoid）。

近来，哲学博士 Christine Jacobs-Wagner 研究者小组在 Cell 杂志上公开发表了月借助于版 Interconnecting solvent quality， transcription， and chromosome folding in Escherichia coli 的论文，揭示了微生物当中的突变拉链规律。

在本研究者当中，编者采用蛋白的简单聚丙烯物理学视角，将酵素视之为聚丙烯溶液，其当中聚丙烯是 DNA，反应物是酵素当中的其他所有固躯（例如，水、代谢物、亚基质、核能糖躯和 RNA）。

根据聚丙烯-反应物互为作用，反应物的能量密度大体包含三种类型：即使如此、很差和差。

在很差effect的反应物当中，聚丙烯和反应物之间的互为作用优于聚丙烯链段之间的互为作用。相反，在不顺反应物当中，聚丙烯链段之间的互为作用比它们与反应物的互为作用更加有利。即使如此椭圆形态则是排斥和带给互为作用被互为抵消。

类核能周边内 DNA ppm（视频特别联：Cell）

微生物蛋白当中的表观少于类核能重量

在营养匮乏和营养丰富的必均须下，蛋白 DNA 含量和类核能重量必需保持恒定。

为了探测类核能六边形重量，研究者人员使用微生物菌株（CJW6340，表达带有 GFP 标记的人工新设计的亚基质，该亚基质自拼装变为 25 nm 的 60 个亚基十二面躯纳米蔓）进行单必需粒子试验中。

单必需粒子试验中推断类核能不普遍存在三维空间位阻，整躯少于均方反向与二阶原则上，推断少于类核能六边形宽度> 25 nm。

使用更加大的探针 GFP-μNS 颗粒（少于重量为 58 nm）的探针，断定其整合在蛋白极区（即远离类核能）的意味著性减小，有约表观少于类核能六边形重量约为 50 nm。

表观少于类核能六边形宽度的有约（视频特别联：Cell）

酵素是突变的不顺反应物并加强突变糖蛋白的转变变为

通过突变双键的 3D 蒙特卡罗模拟将微生物突变建模为自由连接的链，调整相邻 DNA 影片之间角度范围的规范，以模拟反应固躯量。

模拟揭示了不同反应物必均须下突变双键的巨大差异：

相较即使如此和很差的反应物必均须，在不顺反应物必均须下，DNA 量似乎在三维空间上更加加不均匀分布，与用超强分辨率荧光图像观察的微生物类核能 DNA 量的三维空间两者之间性原则上。相比于很差的反应物，酵素的不顺反应物effect可以随之而来多至 60 倍的突变涡轮。

在不顺反应物当中，DNA 影片往往彼此更加接近，随之而来转变变为 DNA 量很高的周边与 DNA 量低的周边交错。这种 DNA 量的三维空间两者之间性产生了空洞现象，以减小表面都会的少于六边形宽度，并容许更加大的物躯通过。

而在即使如此和很差的反应物必均须下，类核能 DNA 量在三维空间上更加加均匀分布，少于六边形宽度更大。

酵素当中有效的不顺反应物可以加强突变糖蛋白（domain）的转变变为，这种结构设计像是 Hi-C 试验中当中所只见的线粒躯互相作用域（CIDs）。只有在较佳反应物必均须下才能见到大的域椭圆形结构设计。

微生物突变双键在不同类型反应物当中的模拟（视频特别联：Cell）

类核能躯内核能糖躯量的三维空间两者之间性与DNA量方形近来

核能糖躯主要以烷基核能糖躯形式普遍存在，富集在类核能周边之以外。断层翻修和核能糖躯整合推断，核能糖躯量相对不均匀分布。除了预期的核能糖躯在蛋白周围富集以外，核能糖躯在酵素当中表现借助于量的两者之间性，包括在蛋白的当中心周边 (即类核能区)。

在类核能躯内，核能糖躯荧光信号与 DNA 信号方形近来，这说明酵素的不顺反应物effect是随之而来 DNA 量不均匀分布的意味著，而 DNA 量不均匀分布又反过来严重影响了核能糖躯的整合。

微生物层析图当中核能糖躯的三维空间分布（视频特别联：Cell）

核能糖躯量与类核能周边内的 DNA 方形近来（视频特别联：Cell）

不同反应物当中突变重量的模拟结果（视频特别联：Cell）

激活是随之而来酵素不顺反应物effect的意味著

如果烷基核能糖躯交通堵塞是核能样彼此之间转化变为的主要加强因素，那么这个论据预言，即使激活不受严重影响，烷基核能糖躯原子量的减小也都会随之而来类核能样扩充。

为了检验这种意味著性，编者用春雷红霉素（Ksg，一种的现代的 RNA 翻译启动抑制剂）处理微生物蛋白，以将烷基核能糖躯生变为为游离的核能糖躯亚单位和无核能糖躯的 mRNAs，减小烷基核能糖躯的原子量。

编者断定蛋白与 Ksg 孵育 40 分钟后类核能躯并不能扩展到，大多数类核能躯看好像更加加小巧，蛋白当中可辨别类核能躯的比例显着减小。

Ksg 处理随之而来类核能向彼此移动与合并。这种交联能界面互为作用变小，加强类核能躯和 RNA 之间的除去。

而在利福平（Rif，一种广谱抗生素药剂）处理后，RNA 合变为终止，激活抑制，核能质比率 (核能质辖区相乘蛋白辖区) 减小，核能质发生膨胀。这些结果暗示 RNA 很高水平越大很高，RNA 和 DNA 之间的除去就越大，核能样结构设计越大彼此之间。

总之，DNA 和 RNA 之间的排斥作用，随之而来了突变酵素的不顺反应物effect。

RNA/DNA 除去和类核能紧量（视频特别联：Cell）

随之而来酵素不顺反应物effect的因素

类核能亚基（NAPs）和其他 DNA 结合亚基（如激活调节亚基）是与突变互为作用的因素之一。亚基与配躯 DNA 聚丙烯的结合能大面积相反突变的静电势，通过弯转扭曲 DNA 减小 DNA 螺旋间隔，有利于相反类核能躯的转换很高度和六边形宽度。

很高离子很高强度的酵素也意味著随之而来较佳的反应物effect。躯以外研究者暗示，随着盐ppm的减小，DNA 影片之间的炼互为排斥减小。二价钙离子不仅可以屏蔽 DNA 上的作用力，还可以诱导 DNA 影片之间的互为带给。

分子动力学模拟暗示，生物膜交通堵塞可以被视之为有效地增很高反应物effect。因此，烷基核能糖躯原子量的变转化变为、很高 RNA 很高水平与 RNA/DNA 除去度和类核能彼此之间很高度增大特别。

在 CID 域的边界，很高激活活性随之而来新生 RNA 积累。这些 RNA 仍然通过 RNA 交联酶与 DNA 结合，不能传播。编者推断，为了尽量减小与这些结合 RNA 的接触，DNA 链通过拉伸增很高其边界处的大面积量，在边界两侧转变变为密集的 DNA 周边。

研究者卖点：

微生物作为的现代的模式生物，是研究者得莫过于详尽的原核能微生物。它们的突变被转换变为类核能，但对于突变转换和糖蛋白的转变变为还不能只不过明白。

本研究者当中提借助于了一种预测微生物当中类核能少于六边形重量的方法。当蛋白被视之为简单的半稀释聚丙烯溶液时，酵素表现为突变的不顺反应物。

不顺反应物effect都会随之而来突变松软和 DNA 量两者之间性，两者之间 DNA 量与类核能内的核能糖躯量方形近来，并断定 RNA 也都会随之而来不顺的反应物effect。该研究者将突变松软和糖蛋白转变变为与激活和蛋白内有组织保持联系好像，对突变转变变为的机制有了更加险恶的认识。

视频特别联：Cell

原始借助于处：

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