Cell：破解细菌信息传导方程式

　　

马萨诸塞州技术研究所的研究人员找出细菌如何从千差万别的环境中获取有效的信息。

 

研究人员成功地破解了细胞内部分子的信息交流方式，这也为设计探测化学污染的生物工程菌打下了良好的基础。研究成果发表在6月13日的《Cell》上。

 

该研究由马萨诸塞州技术研究所教授Michael Laub领导主持，研究人员对大约200个细菌的基因组进行了分析研究，这些细菌对外界各种的刺激可能存在有上百种不同的应答方式。营养分子、抗生素、环境温度或是光线都可能激起细菌不同的反应，包括对某些特殊的基因的转录。

 

在大部分的研究案例中，反应路径都与两个蛋白有很大程度的关联。其中的一种蛋白是一种酶，被称之为组氨酸激酶，组氨酸激酶接受来自外界的信号并激活第二种蛋白，称之为应答调节蛋白。

 

最关键的一步是，每一种组氨酸激酶只激起一种与之对应的调应答调节蛋白。各种具体的组氨酸激酶的结构都十分相似，同样的各种具体的应答调节蛋白结构也十分相似，因此科学家们想弄清楚细胞是如何保证这种一对一的关系，而不出现信号交叉错位。

 

Laub说，如果有机体有大量的特异的信号通路，为什么我们没有出现许多的窜线情况。那么激酶是如何挑选准确的靶目标呢？

 

在先前研究的基础上，马萨诸塞州的研究人员所得出的理论结果是，组氨酸激酶与应答调节蛋白的特异性的反应是建立在激酶大量的氨基酸亚群的基础上的，这些大量的氨基酸亚群又与具体的应答调节蛋白相对应。

 

为了证明他们的理论，研究者寻找氨基酸与激酶协同进化的模式，以及与靶标应答调节蛋白的对应关系。

 

当对应关系中的一个蛋白发生突变时，协同进化就发生了，另一种与之对应的蛋白的氨基酸会发生次生突变，通过这个机制继续保持两种蛋白的一一对应关系。

 

研究者寻找了大约1300种蛋白的数据来进行研究，他们确认找到一小套协同进化的氨基酸。接下来，他们还确认这些氨基酸通过突变靶标氨基酸可调整五种通路，以此来保持信息的特异对应关系。

 

这些研究使得科学家们可设计一些细菌，这些细菌能呈现出新的功能比如说，当检测到有甲苯的存在时细菌就发出光信号。

（生物通 张欢）