加州大學圣芭芭拉分校的研究人員發(fā)現(xiàn)大腸桿菌的Dam酶在DNA上移動進行修飾時會發(fā)生“跳躍”，并對其物理特性和行為進行了分析，這一研究成果能為生物醫(yī)學研究和其他科學應用提供幫助。該文章發(fā)表在Journal of Biological Chemistry雜志上。

大腸桿菌的適應機制使其能依據(jù)不同環(huán)境改變自己的表型（可觀察到的特性）。例如，大腸桿菌在需要尋找食物、粘附宿主組織、或者繁殖時，細菌表面會形成纖毛（毛發(fā)狀結構），使其能夠移動、粘附或傳遞遺傳物質(zhì)。

“我們希望了解細胞中是什么引發(fā)了這些改變，”文章*作者Adam Pollak說。

DNA腺嘌呤甲基轉移酶Dam給DNA特定序列（GATC位點）加上甲基化標簽，就是這種表觀遺傳學機制促使纖毛形成。類似這樣的標簽信號機制，也在人體內(nèi)指導著由同樣的DNA序列形成不同器官組織的過程。這些DNA修飾標簽的添加屬于一個廣泛的領域，表觀遺傳學，即調(diào)節(jié)基因表達的基因組可遺傳修飾。

此前普遍觀點認為Dam酶只在細菌雙螺旋DNA的一條鏈上移動尋找GATC位點，但研究人員發(fā)現(xiàn)，實際上Dam會在雙螺旋兩條鏈的GATC位點上“跳躍”。

研究人員利用DpnI限制性內(nèi)切酶進行基因工程改造，得到了甲基化位點間的長度和距離各異的多條DNA序列，并由此發(fā)現(xiàn)GATC位點的聚集會使Dam酶跳躍得更加頻繁。例如，當兩個識別位點間距在10-200bp以內(nèi)時，Dam跳躍發(fā)生的可能性更高。GATC 位點的聚集與基因調(diào)控關系密切，而雙螺旋上單獨的GATC位點與DNA復制有關。文章還提到，Dam在DNA上移動時，未定位GATC序列的時間越長，發(fā)生跳躍的可能性越小，但GATC序列的引入會再次激活這一跳躍機制。

文章指出，Dam酶的跳躍機制能夠解釋為何DNA修飾酶能在海量非特異性DNA中找到自己的識別位點，以及為何Dam酶能夠無視反義鏈方向而修飾多個位點。

“舉例來說，如果我們找到一種上述開關的抑制劑，尿路感染就沒有立足之地了。”Pollak說。

研究團隊近期還發(fā)表了一篇文章，描述了人體內(nèi)的類似機制，而這一機制在特定白血病類型中被破壞。

該研究團隊對大腸桿菌的行為、影響毒力的因素、抗性和繁殖力進行了數(shù)十年的研究。研究上述大腸桿菌能力的開關機制，將幫助人們了解這些能與人類共生有時又會引發(fā)疾病的細菌，并有助于相關疾病的治療。