λ噬菌體是最常見(jiàn)的一種感染大腸桿菌的溫和噬菌體，稱為生物界的氫原子，它典型的調(diào)控機(jī)制使其成為生物學(xué)家研究基因調(diào)控及細(xì)胞分化最優(yōu)異的模型。互相抑制的轉(zhuǎn)錄因子CI和Cro的相互作用決定了細(xì)胞的命運(yùn)（即細(xì)胞最終處于裂解發(fā)育還是溶源發(fā)育）。盡管在過(guò)去幾十年，λ噬菌體調(diào)控系統(tǒng)有所報(bào)道，但其調(diào)控機(jī)制仍然沒(méi)有完全清楚。?
近日，長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所汪勁研究員與房曉娜博士、劉瓊博士聯(lián)合美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)肖杰教授，發(fā)明一種新的雙基因熒光報(bào)告子系統(tǒng)（DuTrAc），實(shí)現(xiàn)了單分子水平上在活的大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)同時(shí)對(duì)兩種蛋白的產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。采用處于細(xì)胞內(nèi)不同位置的同種熒光蛋白來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩種顏色的熒光蛋白對(duì)兩個(gè)基因進(jìn)行標(biāo)記，從而可由位置來(lái)區(qū)分同一細(xì)胞內(nèi)兩種基因的蛋白表達(dá)情況。該技術(shù)避免了在研究基因調(diào)控動(dòng)力學(xué)過(guò)程中，以往實(shí)驗(yàn)中利用兩種熒光蛋白標(biāo)記兩個(gè)不同基因時(shí)存在的熒光蛋白成熟時(shí)間，漂白及降解時(shí)間不同所導(dǎo)致的時(shí)間延遲等問(wèn)題，能夠更加真實(shí)地還原基因的實(shí)時(shí)表達(dá)情況。在實(shí)驗(yàn)上，這一新的技術(shù)可以廣泛應(yīng)用大腸桿菌體內(nèi)在單分子水平同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種蛋白的更加精確地實(shí)時(shí)檢測(cè)；同時(shí)還可以與藍(lán)綠、黃、紅三種熒光蛋白結(jié)合，實(shí)現(xiàn)六種蛋白的同時(shí)檢測(cè)，為基因調(diào)控領(lǐng)域中基因表達(dá)的研究提供了新的途徑。?
過(guò)去的諸多研究都顯示λ噬菌體的調(diào)控系統(tǒng)呈現(xiàn)兩種表達(dá)狀態(tài)：即細(xì)胞只表達(dá)CI或只表達(dá)Cro。從來(lái)沒(méi)觀察到兩種蛋白同時(shí)表達(dá)的情況。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)，除了以往研究中看到的兩種經(jīng)典狀態(tài)（高CI表達(dá)和高Cro表達(dá)），還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新的表達(dá)狀態(tài)：CI和Cro均處于高表達(dá)以及CI和Cro均處于低表達(dá)。通過(guò)研究定量地描繪了其三維勢(shì)能景觀，并首次給出了四個(gè)表達(dá)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程、轉(zhuǎn)換概率及路徑。這一發(fā)現(xiàn)打破了以往經(jīng)典研究中對(duì)雙向互抑制開(kāi)關(guān)回路的細(xì)胞命運(yùn)給出的描述，為探索基因型和環(huán)境在基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中對(duì)細(xì)胞命運(yùn)影響的研究領(lǐng)域開(kāi)辟了新的視角。這一研究結(jié)果顛覆了一直以來(lái)人們對(duì)λ噬菌體基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也進(jìn)一步證實(shí)了該研究小組在理論上對(duì)非平衡和環(huán)境影響條件下基因表達(dá)的預(yù)言。。?
該工作發(fā)表在近期的Nature Communications (2018) 9:2787 ?DOI: 10.1038/s41467-018-05071-1。?
(電分析化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com