西亞試劑優(yōu)勢供應(yīng)上萬種化學(xué)試劑產(chǎn)品，歡迎各位新老客戶咨詢、選購！
中國
聯(lián)系我們
聯(lián)系方式：400-990-3999 / 郵箱：sales@xiyashiji.com
西亞試劑 —— 品質(zhì)可靠，值得信賴
酶是生物體活細(xì)胞產(chǎn)生的具有特殊催化活性和特定空間構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)及核酸，又稱為生物催化劑。這種重要的生物分子一直以來都是科學(xué)家們研究的重點之一，近期在Science和Cell雜志上分別報道了兩項重要的成果。
第一篇文章中，來自耶魯大學(xué)、伊利諾斯州立大學(xué)和霍華德醫(yī)學(xué)研究所的研究人員利用伊利諾斯大學(xué)研制的一種跟蹤單個RNA或DNA分子解鏈過程的技術(shù)，研究丙型肝炎病毒解鏈酶的作用。
英文原文可參見： 弄清復(fù)制的潛在機(jī)制并非易事。結(jié)構(gòu)學(xué)研究涉及到結(jié)晶DNA－蛋白復(fù)合體，觀察它們作用的方式；生化學(xué)家著眼于反應(yīng)的試劑，使用的能量以及各階段的時間。這種研究同時測量成千上萬個分子的行為，描述反應(yīng)的全部參與者。
利用單分子熒光分析技術(shù)，研究小組跟蹤丙型肝炎病毒解鏈酶NS3解開雙鏈區(qū)有熒光標(biāo)簽的雙鏈DNA分子。（NS3解鏈酶起初與肝炎病毒單鏈RNA放松有關(guān)，但也能夠作用于DNA，說明這種解鏈酶在感染過程中，可能參與了解開宿主雙鏈DNA的工作。）
隨著雙鏈分離，通過跟蹤兩個被標(biāo)記的核苷之間越來越遠(yuǎn)的距離，研究人員能夠測量解鏈速度。他們發(fā)現(xiàn)DNA解鏈位點是離散跳躍的：三個核苷對（堿基對）在解鏈之前彼此放松。“好像對彈簧施加張力，”研究人員Taekjip Ha說，“你為彈簧加上小的機(jī)械運動，直到DNA-蛋白復(fù)合體上聚集了引發(fā)三堿基對快速解鏈所需的足夠張力。”
這種反應(yīng)是強(qiáng)烈的，需要三磷酸腺苷ATP（細(xì)胞能源）。研究結(jié)果顯示每個解鏈反應(yīng)需要消耗三個ATP分子，提示三個“隱藏步驟”每個解開一個堿基對。
盡管一個ATP所含的能量能夠解開10個堿基對，但研究人員對這種高耗能反應(yīng)并不感到奇怪。“復(fù)制過程中，解鏈酶與聚合酶手挽手，因此解鏈酶一次作用于一對堿基很合理，”研究小組帶頭人Sua Myong說，“這非常成體系，一個堿基對移動有助于聚合酶精確拷貝基因，每次拷貝一個堿基。”
解鏈酶也要繞過一系列障礙：與復(fù)制有關(guān)的蛋白和其它輔助因子，這需要額外的能量。他將NS3解鏈酶對能量的需求比作運載車的運動對能量的需求，發(fā)展一種低耗能的發(fā)動機(jī)是有意義的，因為需要額外的能量完成額外的工作。
Myong注意到,NS3是病毒基因組中唯一的解鏈酶，也屬于四大解鏈酶超家族，因此新發(fā)現(xiàn)具有普遍意義。
生物體對其細(xì)胞的大小進(jìn)行精確控制，以確保子細(xì)胞獲得維持生存或特化為特定細(xì)胞所需的遺傳材料。對于酵母和細(xì)菌等單細(xì)胞生命，營養(yǎng)的有效性（nutrient availability）是細(xì)胞大小的主要決定因素。動物細(xì)胞的大小主要是由一種感覺血糖-依賴的激素胰島素分子控制的。第二篇文章中，華盛頓大學(xué)生物學(xué)副教授Petra Levin與其同事最近在枯草桿菌（Bacillus subtilis）中鑒別出一種將營養(yǎng)有效性與菌體大小聯(lián)系起來的酶的三重奏。
Levin等在B.subtilis中尋找控制細(xì)胞分裂時間和位點的因子。B.subtilis是細(xì)菌研究的一種模式系統(tǒng)。通過研究這些簡單生物調(diào)節(jié)分裂的方式，她希望能夠更好地了解這些過程在癌細(xì)胞中出現(xiàn)差錯的原因。
Levin實驗室一開始主要關(guān)注的是一種名為FtsZ的蛋白。FtsZ是微管蛋白的前體，在人類細(xì)胞分裂中負(fù)責(zé)分離復(fù)制的染色體。細(xì)菌中，F(xiàn)tsZ在預(yù)期分裂位點處形成一個環(huán)，然后募集分裂所需的所有其他成分，為整個分裂過程提供了支架。
調(diào)節(jié)FtsZ環(huán)形成的因子決定了細(xì)胞分裂的時間和位點。“理論上，細(xì)胞的分裂不受時間和地點的限制，” Levin實驗室研究生Brad Weart說，“細(xì)胞必須精確控制這個過程，以便在需要的時間和位點進(jìn)行分裂。”
Cell文章報道，Weart等在B.subtilis中鑒別出一種將細(xì)胞分裂和細(xì)胞大小聯(lián)系起來的代謝傳感器。這種傳感器由之前被證實與細(xì)胞膜中一種修飾成分的合成有關(guān)的三酶途徑組成。研究結(jié)果提示這種途徑在細(xì)胞分裂時發(fā)揮主要作用，“目前，這是在細(xì)菌中鑒別出的唯一一種直接調(diào)節(jié)細(xì)胞大小的途徑。”
一般情況下，生長在營養(yǎng)豐富環(huán)境中的細(xì)胞的體積比生長在營養(yǎng)貧乏環(huán)境中的細(xì)胞的體積大。Levin實驗室發(fā)現(xiàn)，編碼這三種酶的基因發(fā)生突變導(dǎo)致細(xì)胞變小，即便細(xì)菌生長在營養(yǎng)豐富的環(huán)境中。“基本上，細(xì)胞無法通知分裂器暫停下來等待體積達(dá)到合適的大小，”Levin說，“似乎它們是生長在極為優(yōu)良的培養(yǎng)基中，只是它們不知道。”
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，突變動搖了FtsZ環(huán)的形成。細(xì)胞中，F(xiàn)tsZ 在未裝配狀態(tài)和裝配狀態(tài)之間存在一種平衡。酶的三重奏通過改變這種平衡調(diào)節(jié)FtsZ環(huán)的形成——當(dāng)細(xì)胞生長在營養(yǎng)豐富環(huán)境中時，推動FtsZ向未裝配狀態(tài)運動以拖延細(xì)胞的分裂，增加細(xì)胞的體積。
途徑中的三種酶對葡萄糖水平都很敏感，因此途徑能夠很好地將營養(yǎng)信息直接傳遞到細(xì)胞分裂器。營養(yǎng)貧乏時，酶不再抑制FtsZ組裝，允許FtsZ環(huán)在細(xì)胞很小的時候形成，導(dǎo)致子細(xì)胞很小。途徑中的第三種酶UgtP，與FtsZ相互作用，防止環(huán)形成。UgtP在低水平葡萄糖（營養(yǎng)貧乏條件）時變得不穩(wěn)定，形成無活性的聚合體。
途徑中斷會導(dǎo)致染色體分裂出現(xiàn)缺陷。細(xì)胞如果太小，則不能有效將其DNA從分裂位點移開，導(dǎo)致子細(xì)胞經(jīng)常得不到足夠的遺傳材料。根據(jù)生長率協(xié)調(diào)細(xì)胞大小，細(xì)胞能夠維持DNA的正確分配。
這項工作也是對基因組測序局限性的一個警示。“我們越來越多，越來越頻繁低發(fā)現(xiàn)代謝酶有不止一種功能，”Levin說，“它們的序列沒有提示它們有其它活性，因此需要你深入研究，應(yīng)用不同的方法對其進(jìn)行鑒別。”Levin強(qiáng)調(diào)，她的研究結(jié)果只揭示了細(xì)胞大小控制領(lǐng)域的冰山一角，但鑒別ugtP等基因有助于更精確地預(yù)測一個細(xì)胞的體積。
