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枯草芽孢杆菌到芽孢的行程

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枯草芽孢杆菌到芽孢的行程

發布日期:2017-03-31 作者:枯草芽孢杆菌,地衣芽孢杆菌,複合芽孢杆菌 點擊:

    很多人都很疑惑為什麽枯草芽孢杆菌會變成芽孢,這是一個很奇特的現象。其實這並不是一個很難理解的東西。枯草芽孢杆菌變成芽孢是需要一定的先天的因素的,在食物匱乏的時候枯草芽孢杆菌就會逐漸的演變成芽孢。

     枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)也是如此。在一項新研究中,Rice大學和休斯頓大學的科學家們揭示了枯草芽孢杆菌為在艱苦環境下生存做準備的複雜機製,該機製可以延遲芽孢的形成。文章發表在美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。“枯草芽孢杆菌的芽孢形成過程涉及了數百個基因,”領導這項研究的Rice大學生物工程教授Oleg Igoshin說。“許多這樣的基因已經被研究了數十年,但枯草芽孢杆菌形成芽孢的決定機製仍然是個謎。”枯草芽孢杆菌是土壤中的常見菌,在食物匱乏時它會形成芽孢。芽孢形成時細菌會發生劇烈的變化,可以說芽孢實際上是一個被兩層同心膜包圍著的原生質體。當它感覺到外部條件改善時,芽孢種的DNA和蛋白就會重新啟動。 

     雖然枯草芽孢杆菌對人體危害不大,但同樣生成芽孢的炭疽是相當危險的。科學家們一直希望能夠更好的了解芽孢形成過程,探索複雜遺傳學過程的演化,同時保護公共健康。在芽孢形成過程種,細菌會生成相應的蛋白,這些芽孢形成相關蛋白的出現是有次序的,其中有些蛋白是起始和控製整個芽孢形成過程的“主要調控子”。“芽孢形成是一個複雜而神秘的過程,”Igoshin說。“麵臨同樣的環境條件,一些細胞選擇生成芽孢,而另一些細胞卻不會。而且有些細胞明明啟動了芽孢形成程序,後來卻又回到一般形態。”Spo0A是芽孢形成的主要調節子,由磷酸化激活,控製著大量相關基因的表達。之前由於無法對Spo0A活性進行直接控製,大大限製了人們對芽孢形成決定機製的了解。現在研究人員通過誘導磷酸化激酶KinA的表達來控製Spo0A的活性,並且將計算機建模與單細胞顯微成像結合起來進行研究。他們建立了複雜的計算機模型來模擬枯草芽孢杆菌種的基因調控,並將其與實驗觀察的結果相比較,從而解析了芽孢形成的決定過程。在細菌這樣小的係統中,信號是很嘈雜的,芽孢形成的信號如何做到清晰可辨呢?研究顯示,一係列相互聯係的“正反饋”環是關鍵,在這樣的網絡中主要調控子以直接或間接的方式調節著其他調控子的量和活性。

     枯草芽孢杆菌在之前之後都是非常有用處的一個菌種,隻要是用法得當就會得到意想不到的結果。

 


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