Cell：基因定位的重大影響

　　萊斯大學、加州大學和休斯頓大學的研究團隊發現，兩個關鍵基因的染色體定位，決定著枯草芽胞桿菌形成芽孢的時機。這項研究于七月九日發表在頂級期刊Cell雜志上。

　　枯草芽胞桿菌是一種單細胞微生物，它們一生唯一的目標就是繁殖。不過有時候，生存并不是一件容易的事。在食物匱乏的條件下，枯草芽胞桿菌面臨著至關重要的抉擇：形成休眠芽孢渡過艱難時期，還是賭上一把繼續分裂。

　　“決定何時形成芽孢是非常重要的，”這項研究的領導者之一，萊斯大學的副教授Oleg Igoshin說。“如果枯草芽胞桿菌拖得太久，就可能在形成芽孢前餓死。如果過早形成芽孢，它們就會被競爭對手擊敗。”

　　芽孢形成背后有著復雜的運作網絡，而Spo0A是芽孢形成的主要調控子。“成功的芽孢形成需要兩個完整的染色體拷貝，這一過程必須和DNA復制協調起來，”Narula說。

　　在饑餓條件下，每一次細胞周期Spo0A都會達到一次峰值，細胞由此決定是形成芽孢還是繼續分裂。研究人員指出，蛋白Spo0F和激酶KinA在這一過程中起到了重要作用，它們之間的比例發生改變，就會使Spo0A的活性達到峰值。這個網絡存在一個延遲的負反饋回路，該回路控制著活性Spo0A的量。

　　細菌環狀DNA的復制總是在特定位置開始。如果一個基因位于復制起點附近，那么在DNA復制過程中這個基因一直有兩個拷貝。如果另一個基因位于環狀DNA的尾部，那么這兩個基因只有在DNA復制完成的時候才能達到一比一。

　　研究人員構建的數學模型顯示，KinA和Spo0F的這種定位，可以讓Spo0A在每一輪DNA復制后達到峰值。隨后他們通過實驗進行了驗證。研究顯示，Spo0A活性出現峰值始終在DNA復制完成之后。改變KinA和Spo0F在染色體上的定位，Spo0A就不會出現這樣的峰值，細菌也無法形成芽孢。

　　“我們發現，在三十多種芽孢形成細菌中（包括炭疽桿菌），芽孢基因在染色體上的相對位置都很相似，”Igoshin說。“說明這種調控機制是高度保守的。”