科學家揭示細菌遺傳物質組織機制

科學家揭示細菌遺傳物質組織機制

素有哈佛美女教授之稱的莊小威（Xiaowei Zhuang）博士被業內人評價為“有天賦的執著科學家”，她早年畢業于中國科技大學少年班，19歲考取全額獎學金赴美攻讀博士學位，2003年榮獲美國麥克阿瑟基金會評選出的“天才獎”，獨得獎金50萬美元。之后在她34歲的時候就成為了哈佛大學正教授，從事生物化學的研究。

這位女科學家主要進行的是顯微成像方面的研究，在2005年的一項研究中，莊小威與其它同事發現了一種能夠幾百次反復在各種顏色的光照下使用的、能夠驅動為熒光態和暗態的發光分子團，從而得到了一種比傳統光學顯微鏡高10倍以上的分辨率的顯微技術，并將這種技術命名為隨機光學重建顯微法(stochastic optical reconstruction microscopy，STORM)。

最近一期（9月9日）的《科學》（Science）又刊發了她與美國科學院著名華人院士謝曉亮（X. Sunney Xie）共同領導完成的一項科研成果。在這篇文章中，研究人員利用超分辨率熒光顯微鏡結合染色體構象捕獲分析法（chromosomeconformation capture assay）對活體大腸桿菌細胞內的擬核相關蛋白（nucleoidassociated proteins，NAPs）進行了跟蹤觀察，并由此揭示了細菌遺傳物質組織機制。

不同于真核細胞，細菌細胞只具有原始的核，沒有核膜及核仁，結構簡單。大腸桿菌基因組為雙鏈環狀的DNA分子，在細胞中以緊密纏繞成的較致密的不規則小體形式存在于細胞中，該小體稱為擬核，亦稱細菌染色體。NAPs是一類結合在細菌染色體DNA上的小分子堿性蛋白質。過去的研究證實NAPs參與調控細菌DNA的復制、重組、轉錄和修復等多個重要生理過程，此外在擬核的結構形成中也起著極其重要作用。研究人員利用光敏開關染料標記蛋白獲得了大腸桿菌活細胞中幾種NAPs超高分辨率成像，并證實一種可導致基因轉錄沉默的NAPs——H-NS在細菌擬核結構形成中發揮關鍵性的作用。

新研究結果證實了新型成像技術在解析活細胞超微結構中的應用潛力，并為研究人員更深入地了解細菌中遺傳物質及基因表達調控機制打開了一扇新窗口。