细菌分裂时,质粒怎么传递

细菌分裂时,质粒怎么传递

质粒是一类存在于细菌的遗传物质DNA之外,能自主复制的环状DNA分子.质粒可以给细菌提供抗药性、毒性等宿主细菌所没有的性状.比如,细菌因含有抗药性质粒而对某种抗生素产生抗性,细菌也可以因含有编码毒素基因的质粒而产生可分泌的毒素.质粒在细菌体内的存在数量因质粒与宿主细菌的不同而异.有的细菌体内只能存在几个质粒,被称为低拷贝质粒,有的细菌体内可存在数十个质粒,被称为高拷贝质粒.那么,不论低拷贝质粒还是高拷贝质粒,他们在宿主细菌的细胞分裂过程中是否能平均地分配到子一代菌体细胞中去呢?“青年科学家大奖”是由美国的《科学》杂志社与GE医疗公司共同资助颁发的奖项.2008年该奖项的获得者哈佛大学的Garne就是因发现了质粒在细菌细胞分裂过程中的分配机制而获奖的.Garne的研究表明,由质粒上的基因编码的ParM、ParR、ParC三种蛋白构成纺锤状的纤维束,ParM纤维随着细菌细胞的分裂而不断地伸长,最后,将连接在其上的两个质粒推向细菌细胞的两端,并随细菌细胞的分裂而分别进入两个子一代细菌细胞中.4年后的2012年10月25日,美国的《科学》杂志又在线发表了由日本大阪大学研究生院生命机能研究科藤井高志研究员、难波启一教授与英国剑桥Medical Research Council分子生物学研究所Jan Lowe等共同完成的研究论文.文中阐明了质粒随细菌细胞分裂分配的一种新的机制,从而颠覆了4年前Garne的研究结论.日、英研究人员通过利用低温电子显微镜对ParM纤维进行结构分析、利用单分子光学成像技术对ParM-ParR-parC复合体进行动态观察,发现两根ParM纤维形成反平行的线束,通过只与每根纤维的一端结合的ParR使纤维向一个方向伸长,伴随着纤维的每次伸长,两根反平行纤维束之间都要逆向滑动,最后,将结合在两根纤维一端的质粒运送到细胞的两端.此外,还发现了ParM上与反平行纤维束间相互作用有关的氨基酸.如果使这种氨基酸发生突变,则两根纤维间的滑动将完全停止.表明,功能氨基酸存在于纤维表面从而引发了纤维间的自主滑动,并因此自发产生了反平行纤维束.