zui近，康奈爾大學(xué)的研究人員，通過在納米級(jí)的精密度上追蹤蛋白質(zhì)在活細(xì)胞中的運(yùn)動(dòng)，對(duì)細(xì)胞調(diào)節(jié)其基因表達(dá)的方式，獲得了新的認(rèn)識(shí)。
每個(gè)活細(xì)胞里的DNA都包含著“基因藍(lán)圖"，指導(dǎo)細(xì)胞制造所需要的蛋白質(zhì)。當(dāng)需要一種特定的蛋白質(zhì)時(shí)，一個(gè)調(diào)節(jié)蛋白會(huì)結(jié)合到DNA鏈上適當(dāng)?shù)奈恢?，從而?dǎo)致相鄰的基因被“表達(dá)"而制造蛋白質(zhì)。但是，當(dāng)已經(jīng)產(chǎn)生了足夠多的蛋白質(zhì)時(shí)，也必須有一種機(jī)制來關(guān)閉基因。制造不再需要的蛋白質(zhì)，會(huì)使細(xì)胞浪費(fèi)很多能量。
通過用熒光染料標(biāo)記蛋白質(zhì)，陳鵬和他的同事在幾納米的分辨率上，觀察到了蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。在DNA和調(diào)節(jié)蛋白的溶液中他們看到，當(dāng)一個(gè)蛋白濃度升高時(shí)，另一個(gè)調(diào)節(jié)蛋白會(huì)引起*個(gè)調(diào)節(jié)蛋白解離，從而阻止基因的表達(dá)。
研究小組已經(jīng)在活細(xì)胞中重復(fù)了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了他們的zui初結(jié)果，并額外獲得了一個(gè)令人驚訝的新發(fā)現(xiàn)：雖然解離仍然是與蛋白質(zhì)的濃度有關(guān)，但它也與細(xì)胞的生長和分裂周期有關(guān)。
研究人員以兩個(gè)蛋白為研究對(duì)象，這兩個(gè)蛋白調(diào)節(jié)著兩個(gè)蛋白的生產(chǎn)，后者可分別保護(hù)細(xì)菌免于銅和鋅的毒害。幾個(gè)防御性蛋白可解毒金屬，或結(jié)合金屬原子并將其推出細(xì)胞。調(diào)節(jié)蛋白也與金屬原子結(jié)合，當(dāng)它們這樣做時(shí)，能夠以一種方式改變形狀，這會(huì)使它們與操縱基因位點(diǎn)上的DNA結(jié)合，打開基因生產(chǎn)更多的防御性蛋白。當(dāng)入侵的金屬原子被細(xì)胞處理時(shí)，會(huì)充滿過量的“非金屬化"調(diào)節(jié)蛋白，這有助于*個(gè)調(diào)節(jié)蛋白解離，并以一種關(guān)閉基因的不同方式，在操縱基因位點(diǎn)替換它。
為了探討在試管中所發(fā)生的事情，是否也發(fā)生在活細(xì)胞中，研究人員將標(biāo)記調(diào)節(jié)蛋白的大腸桿菌放置于顯微鏡載玻片蓋玻片之間的營養(yǎng)液中。研究人員每60毫秒用激光照射玻片以誘發(fā)熒光，產(chǎn)生了一部蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)的定時(shí)影片。
通常，DNA緊密盤繞和“濃縮"在染色體中，但細(xì)胞生長時(shí)它變得不那么濃縮，這樣染色體就可以被復(fù)制，當(dāng)復(fù)制完成時(shí)它們?cè)俅巫兊镁o密濃縮，并且細(xì)胞為分裂做準(zhǔn)備。所以調(diào)節(jié)蛋白解離，以及相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)控，與細(xì)胞的生長周期有關(guān)。陳鵬說：“這是一個(gè)非常令人驚訝的觀察結(jié)果。這種蛋白質(zhì)有兩種形式——結(jié)合金屬原子和不結(jié)合金屬原子。不同形式的蛋白，以不同的方式響應(yīng)染色體濃縮。雖然這項(xiàng)研究可能帶來新的方法，殺死有害細(xì)菌，但是我只能推測(cè)它與抗生素有何關(guān)系。"
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