休眠细菌孢子为进化生存策略提供了重要见解
希伯来大学Sigal Ben Yehuda 教授和她的团队最近领导的一项研究揭示了细菌休眠的迷人方面。这项研究阐明了休眠细菌孢子在复活后维持和激活持久转录程序的机制，展示了非凡的遗传记忆系统。这一发现至关重要，因为它揭示了这些生物体在多年休眠期间如何保留重要遗传信息的机制。了解这一过程不仅有助于了解细菌在恶劣条件下的生存，而且具有更广泛的意义。它可以为在不同生物体中维持长期转录程序提供见解，并可能影响微生物学、生物技术和医学等领域。这些知识可能为控制病原体、增强生物技术过程以及加深我们对不同生命形式的休眠状态的理解铺平道路。
孢子是由细菌和真菌等某些微生物形成的弹性和保护性结构，是抵抗不利条件的生存机制。细菌孢子是地球上寿命最长的细胞形式之一，有报道称它们在数百万年的静止后复活。它们封装了生物体的遗传物质和必需成分，保持休眠状态，直到条件变得有利于发芽。理解孢子在各个领域都至关重要，它可以为生存策略和微生物学、农业和生物技术的潜在应用提供见解。
这项发表在《分子细胞》杂志上的研究强调了在休眠孢子内发现了中央染色体结构域。该结构域承载核心 RNA 聚合酶 (RNAP)，在休眠期间仍与特定的基因间启动子区域结合。这些区域对基本细胞功能至关重要的基因进行控制，例如 rRNA 和 tRNA 的产生。
一旦从休眠中苏醒，这些孢子内的RNA聚合酶立即启动重要遗传指令的复制。它招募转录所需的成分，例如西格玛因子，迅速激活细胞功能所需的必需基因。该研究还在形成孢子的致病细菌中观察到类似的过程，这表明各种生物体在休眠后重新启动功能的共同策略。
该研究还揭示了孢子 DNA 压缩蛋白在此过程中的关键作用。缺乏这些蛋白质的突变体表现出分散的RNAP定位，导致萌发过程中基因表达紊乱。这强调了维持适当的染色体结构对于保存对孢子复兴至关重要的转录程序的重要性。
Sigal Ben Yehuda 教授表示：“我们的研究表明，孢子染色体的结构旨在通过暂停 RNA 聚合酶处于待机模式来维持基因活动的蓝图，准备在有利于复活的条件下恢复基因表达。这种机制的相关性可能会扩展到细菌之外，为在经历休眠生命阶段的各种生物体中维持持久的基因活动计划提供宝贵的见解。”
这项研究标志着我们在理解细菌休眠和复活背后的复杂机制方面取得了重大飞跃。其影响涵盖各个领域，从微生物学到生物技术和医学的潜在应用。
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