细菌细胞分裂过程中遗传信息的分布是有规律的

一个数学模型为细菌细胞分裂过程中遗传信息的分布提供了新的见解。

　　

遗传物质忠实地遗传给下一代是所有生命形式的基本过程。这个过程的核心是在细胞分裂过程中复制的遗传物质的准确传递。马克斯·普朗克陆地微生物研究所的Seán Murray领导的一个研究小组现在已经成功地为这一核心过程开发了一个计算模拟。实验技术常常受到分辨率的限制，与之不同的是，随机建模可以揭示DNA分离的潜在过程，并了解所涉及的蛋白质的精细结构。

在许多细菌中，这一过程的一个重要部分是形成一种称为分割复合物的大分子复合物，它是ParABS系统的一部分。在这里，ParB蛋白通过与DNA结合的ParA-ATP相互作用来移动DNA，从而允许DNA的主动分离。它的正确运作需要它的蛋白质子部分和DNA之间精确的相互作用。

“滑动和桥接”原则

尽管它们具有重要意义，但蛋白质复合物的结构及其组装背后的机制仍然难以捉摸。基于最近的发现，研究小组开发了一个模型，表明DNA和ParB二聚体可以遵循“滑动和桥接”原则。

研究生Lara Connolley是这项研究的第一作者，她专注于将ParB二聚体装载到DNA上的过程，这个过程发生在被称为ParS位点的特定区域。“根据我们的随机模型，ParB二聚体通过形成蛋白质夹子附着在ParB位点的DNA上，然后沿着DNA链滑动，就像链上的珠子一样。我们还预测，短桥将DNA组织成发夹和螺旋结构，以压缩DNA。此外，这些桥不会影响滑动，”Lara Connolley解释道。

研究小组负责人Seán Murray补充说:“二聚体之间的桥接相互作用导致DNA弯曲和各种结构的形成。对这些结构变化的进一步研究可能是理解ParB在不同生物学背景下作用的关键。”

这项研究为进一步的研究和实验打开了大门，以这些发现为基础。

下一步是进行实验，以更详细地测试和验证模型预测。此外，对不同细菌种类的研究将有助于更好地了解分配复合体结构的多样性。“我们的研究提供了对DNA分离世界的更深入的了解，并且与许多不同的细菌物种以及低拷贝数质粒具有潜在的相关性，这些质粒也被ParABS系统分离，”马克斯普朗克科学家Seán Murray说。“抗生素抗性基因位于这样的质粒上。因此，除了作为重要的基础研究外，这些结果对公共卫生也很重要。”

Lara Connolley, Lucas Schnabel, Martin Thanbichler, Seán M. Murray. Partition complex structure can arise from sliding and bridging of ParB dimers. Nature Communications, 2023