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真菌使用从细菌中借来的基因来感知重力

针霉菌Phycomyces blakesleeanus形成了一个垂直生长的子实体茂密的森林,但它如何知道哪种方式“向上”?4月24日在新加坡国立大学淡马锡生命科学实验室的Gregory Jedd小组的开放获取期刊PLOS Biology上发表的新研究表明,真菌已从细菌中获得并重新建模了一个基因,以帮助它们产生大的重力 -感应晶体。

真菌使用从细菌中借来的基因来感知重力

众所周知,这种真菌的子实体通过检测充满液体的腔室(液泡)中的八面体蛋白质晶体如何在自身重量下沉降来感知重力并直立。但真菌如何在其进化过程中获得这一技巧仍不清楚。为了解决这个难题,研究小组对晶体进行了净化,并鉴定出一种名为OCTIN的蛋白质作为其主要构建模块。

遗传信息通常从父母垂直传播给后代。水平基因转移(HGT)是当DNA在不相关的个​​体之间转移时发生的现象,并且可以导致获得有用的功能,例如对极端环境的抗性和扩大的代谢能力。然而,在大多数易于理解的HGT病例中,它往往是赋予这些性状的酶,并且原始和后天的功能往往保持彼此密切相关。

“我们惊讶于在细菌中发现了与OCTIN相关的基因,并且所有证据都表明水平基因从细菌转移到Phycomyces的祖先中,”作者说。“这很有趣,因为沉积物的估计显示细菌太小而不能使用重力感应结构。这清楚地表明我们正在研究基于蛋白质组装方式的进化新颖性的出现。”

在OCTIN的情况下,研究人员注意到,在真菌OCTIN的进化过程中,半胱氨酸残基的位置已经重新排列,半胱氨酸残基具有在蛋白质内和蛋白质之间形成分子键的能力。相应地,真菌OCTIN晶体在添加破坏这种键的化学试剂时显着膨胀和溶解,表明它们确实在将晶格保持在一起起关键作用。相比之下,细菌OCTIN也可以组装成半胱氨酸键合阵列,尺寸小得多(小数千倍)。然而,这种先天的组装趋势表明,细菌OCTIN可能倾向于积累最终构建晶格所需的突变。

作者指出,OCTIN本身并不是故事的结尾;当他们强迫哺乳动物细胞制造真菌OCTIN时,它不会形成晶体。这表明真菌具有协助晶体组装所需的辅因子。Jedd博士补充道,“我们目前正在寻找这些因素,目的是在试管中重构OCTIN晶体的形成。这将使我们能够更好地理解和操纵装配过程及其产品。高阶组件如OCTIN形成的那些在本质上并不罕见。识别和研究这些类型的蛋白质不仅可以揭示适应和进化的机制,还可以导致工程智能蛋白质在药物输送和免疫系统调节等领域应用的组件。“

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