基于复制-转录碰撞的突变和进化意义

复制和转录机器会同时使用相同的DNA区域作为模板,因此复制和转录不可避免地以头对头或追尾方式相互碰撞。头对头碰撞和追尾碰撞均会导致复制机器停留,从而造成DNA损伤和基因组不稳定。就基因组完整性而言,头对头碰撞比追尾碰撞的后果更严重。本文回顾总结了复制-转录冲突的解决机制和进化影响。相对于前导链,滞后链上非同义（氨基酸改变）突变的发生率更高,并且滞后链上基因的高频诱变取决于转录本和基因大小,因此,较快的适应性突变发生在滞后链上。头对头基因的高度转录增加了复制过程中响应压力的突变率。无论是头对头还是追尾模式,复制-转录冲突都可能是适应性进化的驱动力。     

大肠杆菌抗酸碱环境的分子机制

细胞抗酸碱机制是一个重要的分子生物学问题,也是当前国际上非常活跃的研究前沿领域。大肠杆菌的抗酸系统中,与代谢相关的抗酸机制是利用氨基酸脱羧酶消耗氨基酸特定的氢离子,产生胺类和CO2,最终提高pH值。周质空间的抗酸机制,主要是依靠分子伴侣来保护周质空间中蛋白质。细菌二元调控系统可以感知极端pH环境等外界刺激,激活或抑制靶基因的表达,使细胞做出应答。非编码小RNA的抗酸途径则通过增加RpoS或者降低H NS的翻译来实现。关于大肠杆菌抗碱机制的研究甚少,至今只发现gadC、rpoS、nhaA和tnaA四个基因可能帮助大肠杆菌细胞耐受极碱环境。揭示大肠杆菌抗酸碱途径的生物学机制,对人肠道致病菌的治疗和预防都有着积极的作用,也能为生物医药的研究提供可靠的分子依据和新药开发的新靶点。     

大肠杆菌TorS/TorR二组分体应答蛋白TorR对DNA复制起始的影响

二组分体作为一种信号转导系统在细菌中普遍存在,能够感知外界环境变化并做出应答。细菌中CckA/CtrA、ArcA/ArcB和PhoP/PhoQ二组分体与DNA复制起始和细胞分裂相关,但目前还未见TorS/TorR二组分体对细胞周期及DNA复制影响的相关报道。大肠杆菌TorS/TorR二组分体能够监测细胞周围氧化三甲胺(Trimethylamine oxide, TMAO)的浓度变化,但其是否影响DNA复制起始呢?文章利用流式细胞仪检测了ΔtorS和ΔtorR突变体菌株的复制式样。结果发现,ΔtorS突变菌株每个细胞复制起始原点数目和倍增时间与野生型细胞一致,而ΔtorR突变菌株每个细胞复制起始原点数目多于野生型细胞,说明复制起始发生时间比野生型细胞早。但是过表达TorR蛋白或者共同表达TorS和TorR蛋白都不能使ΔtorR突变体表型恢复为野生型表型。而在野生型和ΔtorR突变细胞中过表达SufD蛋白能使复制起始提早发生,在ΔtorR和ΔsufD双突变细胞中复制起始延迟。所以,TorR可能通过改变sufD基因的表达来间接影响染色体复制起始。