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JBC:大肠杆菌的Dam酶的作用机制

2017-2-13 12:17| 发布者: 编辑| 查看: 435| 评论: 0

摘要: 加州大学圣芭芭拉分校的研究人员发现大肠杆菌的Dam酶在DNA上移动进行修饰时会发生跳跃,并对其物理特性和行为进行了分析,这一研究成果...

加州大学圣芭芭拉分校的研究人员发现大肠杆菌的Dam酶在DNA上移动进行修饰时会发生“跳跃”,并对其物理特性和行为进行了分析,这一研究成果能为生物医学研究和其他科学应用提供帮助。该文章发表在Journal of BioLogical Chemistry杂志上。

大肠杆菌的适应机制使其能依据不同环境改变自己的表型(可观察到的特性)。例如,大肠杆菌在需要寻找食物、粘附宿主组织、或者繁殖时,细菌表面会形成纤毛(毛发状结构),使其能够移动、粘附或传递遗传物质。

“我们希望了解细胞中是什么引发了这些改变,”文章第一作者Adam Pollak说。

DNA腺嘌呤甲基转移酶Dam给DNA特定序列(GATC位点)加上甲基化标签,就是这种表观遗传学机制促使纤毛形成。类似这样的标签信号机制,也在人体内指导着由同样的DNA序列形成不同器官组织的过程。这些DNA修饰标签的添加属于一个广泛的领域,表观遗传学,即调节基因表达的基因组可遗传修饰。

此前普遍观点认为Dam酶只在细菌双螺旋DNA的一条链上移动寻找GATC位点,但研究人员发现,实际上Dam会在双螺旋两条链的GATC位点上“跳跃”。

研究人员利用DpnI限制性内切酶进行基因工程改造,得到了甲基化位点间的长度和距离各异的多条DNA序列,并由此发现GATC位点的聚集会使Dam酶跳跃得更加频繁。例如,当两个识别位点间距在10-200bp以内时,Dam跳跃发生的可能性更高。GATC 位点的聚集与基因调控关系密切,而双螺旋上单独的GATC位点与DNA复制有关。文章还提到,Dam在DNA上移动时,未定位GATC序列的时间越长,发生跳跃的可能性越小,但GATC序列的引入会再次激活这一跳跃机制。

文章指出,Dam酶的跳跃机制能够解释为何DNA修饰酶能在海量非特异性DNA中找到自己的识别位点,以及为何Dam酶能够无视反义链方向而修饰多个位点。

该研究团队对大肠杆菌的行为、影响毒力的因素、抗性和繁殖力进行了数十年的研究。研究上述大肠杆菌能力的开关机制,将帮助人们了解这些能与人类共生有时又会引发疾病的细菌,并有助于相关疾病的治疗。

“举例来说,如果我们找到一种上述开关的抑制剂,尿路感染就没有立足之地了。”Pollak说。

研究团队近期还发表了一篇文章,描述了人体内的类似机制,而这一机制在特定白血病类型中被破坏。


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