不是包裹而是折叠：细菌也会组织它们的DNA，但它们的做法有点不同

事实证明，有些细菌的蛋白质与我们的蛋白质非常相似，可以组织细胞中的DNA。他们只是做得有点不同。莱顿化学研究所和马克斯·普朗克生物研究所的生物化学家的最新研究揭示了这一点。这一发现有助于我们更好地了解细菌是如何组织DNA的，并为这类蛋白质的进化提供了新的见解

雷穆斯·达姆教授在阅读一组研究人员的出版物时想：“这不太合理。”。“他们发现了一种与我的同事Birte Hernandez-Alvarez和Vikram Alva在德国Tü；bingen的马克斯·普朗克生物研究所定义的蛋白质结构相似的蛋白质结构，他们几年前也发现了这种蛋白质。然而，他们声称这种蛋白质与DNA结合的方式在我看来非常不合逻辑。”

安全整洁的DNA存储

Dame和他的同事研究了一种特殊类型的蛋白质：组蛋白。组蛋白在真核生物（有核细胞）和古菌（无核单细胞生物）的细胞中组织DNA起着至关重要的作用。研究结果发表在《核酸研究》杂志上

Dame说：“DNA分子很长，含有细胞的关键信息。为了安全紧凑地储存DNA，细胞会将DNA链紧紧地缠绕在由组蛋白组成的‘珠’上。”通过以特定的方式将DNA缠绕在这些组蛋白珠上，细胞还可以调节哪些基因可以被转录，从而调节其表达

“与你的预期完全相反”

另一个研究小组和马克斯·普朗克研究所的同事首次描述了细菌中的组蛋白。“以前从来没有这样做过，”Dame说

“DNA密码和结构类似于‘我们’人类组蛋白的简化版本。问题是：它们也有相同的功能吗？”

根据竞争组的说法，它们没有；他们描述了一种蛋白质，它包裹着细菌的DNA，然后将其延伸出来。Dame说：“这与你的预期完全相反。这就是我联系德国同事的原因。马克斯·普朗克研究所的博士候选人Yimin Hu解决了与DNA结合的蛋白质的结构，我们知道如何确定蛋白质的功能。然后一切都很好地结合在一起。”

Dame的团队进行了广泛的生化分析和单分子实验。在这些实验中，研究的是单个分子，而不是同时研究大量分子。Dame说：“这让我们能够证明这种蛋白质的作用正是你所期望的：它以一种非常不同的方式与细菌DNA结合，使其更加紧密。”

但这种情况的发生方式与其他生命形式不同。在真核生物中，组蛋白形成由八个单元组成的结构。它们一起形成一个蛋白质球，DNA被包裹在这个球上。这种情况也发生在古菌中，但这里的单元数量无限大，导致了杆状结构。在细菌中，情况再次大不相同：蛋白质形成两个单元，它们不包裹DNA，而是弯曲DNA使其紧凑

使不可见的可见DNA太小，肉眼看不见。那么，你是如何研究蛋白质对DNA的影响的呢？研究人员想出了一个简单而巧妙的方法。他们将组蛋白添加到单个DNA链中，观察发生了什么。设置非常简单：DNA链的一端固定在玻璃板上，而另一端则像倒立摆一样自由悬挂在水中。在这个松散的一端，连接着一个塑料珠，你可以在一个简单的显微镜的帮助下看到

因为珠子附着在底部，所以它们的移动范围受到限制。然后你添加一种蛋白质。博士候选人Samuel Schwab解释道：“珠子的运动告诉我们DNA发生了什么。如果我们添加一种使DNA更紧密的蛋白质，比如我们的组蛋白，我们会看到珠子开始移动得更少。如果DNA变长，你会看到更多的运动。这样，你就可以间接地收集关于蛋白质功能的信息。”。事实上，一些细菌中已经存在一种简单形式的组蛋白，这表明它们在进化早期就出现了。“很难准确定位，”Dame说

“但我们的发现表明，细菌组蛋白可能是我们在真核生物和古菌中发现的更复杂蛋白质球的早期基本形式。即使是简单的生命形式显然也已经使用了复杂的机制来管理它们的基因。这样，我们就可以一点一点地更深入地了解进化树中生物体之间的基本相似性和差异。”