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人类和古细菌染色体之间发现的主要相似之处

由印第安纳大学的研究人员领导的一项研究是第一个发现人类和古细菌染色体组织之间相似性的研究。该发现可以支持在研究中使用古细菌来理解与细胞基因表达错误相关的人类疾病,例如癌症。

该研究的主要作者是斯蒂芬贝尔,他是生物学教授,也是IU Bloomington艺术与科学学院分子与细胞生物化学系主任。该研究将于9月19日在Cell杂志上发表。

人类和古菌染色体中DNA的类似聚类是重要的,因为某些基因根据它们的折叠方式激活或失活。

“DNA的不准确捆绑或'折叠'可导致错误的基因被打开或关闭,”贝尔说。“研究表明,在人类细胞生长过程中打开或关闭错误的基因可导致基因表达的变化,最终可能致癌。”

古细菌是简单的单细胞生物,包含地球上三个生命领域之一。虽然在包括人体在内的各种环境中都发现了古细菌,但与其他两个领域相比,人们对古生物知之甚少:细菌和真核生物,包括人类等哺乳动物。它们在遗传水平上也比真菌更接近真菌。

IU研究是第一个可视化古菌染色体中DNA组织的研究。关键的相似之处在于DNA的排列方式 - 或“离散区室化” - 基于它们的功能。

“当我们第一次看到古生物DNA的相互作用模式时,我们感到震惊,”贝尔说。“它看起来就像人类DNA一样。”

该研究也是第一个描述用于在细胞生长过程中组装古细菌DNA的蛋白质。研究人员将这种大蛋白复合物称为“coalescin”,因为它与真核生物中的一种叫做“缩合蛋白”的蛋白质相似。

使用古细菌作为研究人类细胞生长过程中DNA组织的模型的优势 - 以及该组织与可能引发癌症的基因激活之间的关系 - 的优势在于它们相对简单。

“人体细胞非常复杂,了解控制DNA折叠的规则极具挑战性,”贝尔说。“古细菌的简单性意味着他们有可能成为一个极好的模型来帮助理解人类的基本相关 - 但更复杂的 - 细胞过程。”

这项研究是使用硫化叶菌(Sulfolobus)进行的,硫磺菌是一种在极高温度下繁殖的古菌属,因为它们的物理耐久性使它们更容易在实验中使用。Sulfolobus遍布全球,尤其是在圣海伦山火山和黄石国家公园的温泉等地。

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