Cell：「小双腿，大智慧」Cell 重磅揭示大肠杆菌染色体折叠模式及影响因素

生殖酶是酶生命活动的物质在结构上基础，与多种酶过程息息方面，如线粒体、DNA 修复和生殖酶裂解，其正确接合至关重要。所有酶都须将自身的测序通过接合JPEG在一个小压强紧致当里面。

与真核分裂酶不尽相同，大肠杆菌酶未核分裂膜，并且不会将其生殖酶 DNA 包装成类似于核分裂小体的重复不饱和。然而，它们即便如此接合并集里面它们的生殖酶物质，成型一个动态的、有组织好像的 DNA 的网络，称做类核分裂（nucleoid）。

全因，美国耶鲁大学 Christine Jacobs-Wagner 研究课题小组在 Cell 杂志上发表了一本书 Interconnecting solvent quality， transcription， and chromosome folding in Escherichia coli 的论文，推断成了大肠杆菌里面的生殖酶接合规律。

在本研究课题里面，创作者采用酶的非常简单薄膜物理学视点，将酶质视之为薄膜溶液，其里面薄膜是 DNA，有机溶剂是酶质里面的其他所有物质（例如，水、糖类、酶、亚基和 RNA）。

根据薄膜-有机溶剂粒子，有机溶剂的总质量大体上统称三种类型：全然、较好和欠。

在较好振荡的有机溶剂里面，薄膜和有机溶剂两者之间的粒子优于薄膜支链段两者之间的粒子。相反，在连比如说机溶剂里面，薄膜支链段两者之间的粒子比它们与有机溶剂的粒子更有利。全然锥状态则是仇视和吸引粒子被彼此间抵消。

类核分裂周边地区内 DNA 浓度（图像相关联：Cell）

大肠杆菌酶里面的表型千分之类核分裂个数

在营养成分偏重和营养成分多样立体化的情况下下，酶 DNA 甜度和类核分裂个数必需始终保持不变。

为了探测类核分裂三维个数，研究课题人员可用大肠杆菌细菌（CJW6340，表达比如说 GFP 标记的人工设计的酶，该酶自组装成 25 nm 的 60 个亚基十二面体石墨烯笼）进行单原子行踪试验中。

单原子行踪试验中表明类核分裂不发挥作用紧致位阻，必需千分之均方位移与布朗运动一致，断定千分之类核分裂三维外观上> 25 nm。

可用较大的样品 GFP-μNS 颗粒（千分之个数为 58 nm）的样品，推断成其整合在酶极区（即避开类核分裂）的必要性提高，预估表型千分之类核分裂三维个数约为 50 nm。

表型千分之类核分裂三维外观上的预估（图像相关联：Cell）

酶质是生殖酶的连比如说机溶剂并增进生殖酶在结构上域的成型

通过生殖酶构象的 3D 蒙特卡罗各种类型将大肠杆菌生殖酶建模为自由连接的支链，修改相连 DNA 影片两者之间本质范围的强制执行，以各种类型有机溶剂总质量。

各种类型推断成了不尽相同有机溶剂情况下下生殖酶构象的巨大欠异：

相对于全然和较好的有机溶剂情况下，在连比如说机溶剂情况下下，DNA 量无论如何在紧致上更加不表面，与用的大分辨率发射光谱影像仔细观察的大肠杆菌类核分裂 DNA 量的紧致一般而言一致。相对来说于较好的有机溶剂，酶质的连比如说机溶剂振荡可以避免多至 60 倍的生殖酶JPEG比。

在连比如说机溶剂里面，DNA 影片常常彼此更接近，避免成型 DNA 量很较高的周边地区与 DNA 量较高的周边地区交错。这种 DNA 量的紧致一般而言产生了或许现象，以提高表面的千分之三维外观上，并容许较大的物体通过。

而在全然和较好的有机溶剂情况下下，类核分裂 DNA 量在紧致上更加表面，千分之三维外观上较小。

酶质里面适当的连比如说机溶剂可以增进生殖酶在结构上域（domain）的成型，这种在结构上类似于 Hi-C 试验中里面所见到的细胞器互相作用域（CIDs）。只有在较欠有机溶剂情况下下才能看到大的域锥状在结构上。

大肠杆菌生殖酶构象在不尽相同类型有机溶剂里面的各种类型（图像相关联：Cell）

类类似物内亚基量的紧致一般而言与DNA量深褐色点锥状

亚基主要以聚合亚基型式发挥作用，富集在类核分裂周边地区之外。断层修复和亚基整合表明，亚基量很较水平不表面。除了预期的亚基在酶周围富集外，亚基在酶质里面表现成量的一般而言，包括在酶的里面心周边地区 (即类核分裂区)。

在类类似物内，亚基发射光谱信号与 DNA 信号深褐色点锥状，这详述酶质的连比如说机溶剂振荡是避免 DNA 量不表面的理由，而 DNA 量不表面又反过来负面影响了亚基的整合。

大肠杆菌层析图里面亚基的紧致分布（图像相关联：Cell）

亚基量与类核分裂周边地区内的 DNA 深褐色点锥状（图像相关联：Cell）

不尽相同有机溶剂里面生殖酶个数的各种类型结果（图像相关联：Cell）

酪氨酸是避免酶质连比如说机溶剂振荡的理由

如果聚合亚基人满为患是核分裂样彼此两者之间立体化的主要增进状况，那么这个新理论预言，即使酪氨酸不受负面影响，聚合亚基稀土元素的减低也会避免类核分裂样扩张。

为了立体化验这种必要性，创作者用春雷霉素（Ksg，一种典型的 RNA 译成启动诱发剂）处置大肠杆菌酶，以将聚合亚基转成为可溶的亚基亚单位和无亚基的 mRNAs，减低聚合亚基的稀土元素。

创作者推断成酶与 Ksg 孵育 40 分钟后类类似物并未提高，大多数类类似物看来更加紧凑，酶里面可辨别类类似物的百分比显着减低。

Ksg 处置避免类核分裂向彼此移动与合并。这种支链能应用程序粒子变长，增进类类似物和 RNA 两者之间的裂解。

而在利福平（Rif，一种广谱抗生素制剂）处置后，RNA 立体化学合成停止，酪氨酸诱发，核分裂质比率 (核分裂质国土面积之比酶国土面积) 提高，核分裂质频发减小。这些结果声称 RNA 水准越很较高，RNA 和 DNA 两者之间的裂解越大，核分裂样在结构上越彼此两者之间。

总之，DNA 和 RNA 两者之间的仇视作用，避免了生殖酶酶质的连比如说机溶剂振荡。

RNA/DNA 裂解和类核分裂紧量（图像相关联：Cell）

避免酶质连比如说机溶剂振荡的状况

类核分裂细胞内（NAPs）和其他 DNA 结合细胞内（如酪氨酸调节细胞内）是与生殖酶粒子的状况之一。细胞内与阴氯离子 DNA 薄膜的结合能连续性改变生殖酶的静电势，通过弯转扭曲 DNA 减低 DNA 螺旋长度，促使改变类类似物的JPEG层面和三维外观上。

很较高氯离子强度的酶质也有可能避免较欠的有机溶剂振荡。粘液研究课题声称，随着盐浓度的提高，DNA 影片两者之间的净彼此间仇视减低。二价镁氯离子不仅可以转发 DNA 上的电荷，还可以诱导 DNA 影片两者之间的彼此间吸引。

分子动力学各种类型声称，大分子人满为患可以被视之为适当地降较高有机溶剂振荡。因此，聚合亚基稀土元素的变立体化、很较高 RNA 水准与 RNA/DNA 裂解度和类核分裂彼此两者之间层面增大方面。

在 CID 域的界线，很较高酪氨酸活性避免时才 RNA 积累。这些 RNA 即便如此通过 RNA 支链酶与 DNA 结合，不能外扩散。创作者断定，为了尽量减低与这些结合 RNA 的接触，DNA 支链通过拉长降较高其界线处的连续性量，在界线两侧成型密集的 DNA 周边地区。

研究课题令人难忘：

大肠杆菌作为典型的模式生物，是研究课题得较为详尽的原核分裂大肠杆菌。它们的生殖酶被JPEG成类核分裂，但对于生殖酶JPEG和在结构上域的成型还未完全理解。

本研究课题里面提成了一种预测大肠杆菌里面类核分裂千分之三维个数的方法。当酶被视之为非常简单的半酒精薄膜溶液时，酶质表现为生殖酶的连比如说机溶剂。

连比如说机溶剂振荡会避免生殖酶土块和 DNA 量一般而言，异质 DNA 量与类核分裂内的亚基量深褐色点锥状，并推断成 RNA 也会避免连带的有机溶剂振荡。该研究课题将生殖酶土块和在结构上域成型与酪氨酸和酶内组织好像联系好像，对生殖酶成型的机制有了更险恶的了解。

图像相关联：Cell

原始成处：

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