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Nat Commun:中科院生物物理所刘平生课题组发现细菌中脂滴结合DNA并参与转录调控的新功能

摘要 : 2017年7月6日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志上在线发表了中国科学院生物物理研究所刘平生课题组的研究论文

2017年7月6日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志上在线发表了中国科学院生物物理研究所刘平生课题组的研究论文 (“Bacterial lipid droplets bind to DNA via an intermediary protein that enhances survival under stress”)。文章介绍了该课题组的重要发现:细菌脂滴能够通过其主要蛋白MLDS结合并保护基因组DNA,以及通过MLDSR蛋白参与转录调控,从而有利于细菌在极端环境下生存。刘平生课题组博士生张聪研为本文的第一作者,刘平生研究员为本文的通讯作者。

脂滴是一种以中性脂作为内容物、由单层磷脂膜和外周蛋白包被的球型细胞器。脂滴单层磷脂膜的特异性,特别是脂滴结构蛋白对脂滴的特异识别,表明脂滴是细胞中非常特殊的且区别于其他双层磷脂膜细胞器的膜结构。

细菌脂滴的出现,给细菌提供了一种崭新的、不同于细胞质膜的细胞区隔化方式。刘平生课题组前期工作揭示了细菌脂滴的脂质和蛋白组成,发现了一个控制脂滴大小的蛋白并命名为MLDS。该课题组相关研究最近取得突破性进展,发现并证明了细菌脂滴通过MLDS结合细菌基因组DNA,并在极端环境下保护基因组DNA,从而提高细菌的成活率。在对这一重要生理过程的调控机制研究中,刘平生课题组进一步揭示细菌脂滴不但保护DNA,还通过控制转录因子的有效浓度,参与DNA的转录调控。

这项研究表明:细菌脂滴通过其单层磷脂膜的特异性,储存甘油三酯并结合基因组DNA,从而提高了决定生命的两大因素-代谢和遗传-的有效性和专一性。因此,细菌脂滴的出现,有可能是原始细胞核的雏形,是细胞由原核到真核进化的一个重要里程碑。

图:细菌脂滴结合基因组DNA及参与转录调控的模型图

原文链接:

Bacterial lipid droplets bind to DNA via an intermediary protein that enhances survival under stress

原文摘要:

Lipid droplets (LDs) are multi-functional organelles consisting of a neutral lipid core surrounded by a phospholipid monolayer, and exist in organisms ranging from bacteria to humans. Here we study the functions of LDs in the oleaginous bacterium Rhodococcus jostii. We show that these LDs bind to genomic DNA through the major LD protein, MLDS, which increases survival rate of the bacterial cells under nutritional and genotoxic stress. MLDS expression is regulated by a transcriptional regulator, MLDSR, that binds to the operator and promoter of the operon encoding both proteins. LDs sequester MLDSR, controlling its availability for transcriptional regulation. Our findings support the idea that bacterial LDs can regulate nucleic acid function and facilitate bacterial survival under stress.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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