Cell：「小眼睛，大智慧」Cell 重磅揭示大肠杆菌染色体折叠模式及影响因素

突变是细胞可能会生命活动的颗粒结构基础，与多种细胞可能会过程息息关的，如基因表示、DNA 修补和突变转化，其正确剪切至关重要。所有细胞可能会都须将自身的DNA通过剪切压缩在一个小半径空间内当里。

与原氢生物并不相同，病菌细胞可能会没有氢膜，并且不可能会将其突变 DNA 包装变为类似于氢小体的重复结构单元。然而，它们仍然剪切并集里它们的突变颗粒，构变为一个特性的、有的组织的 DNA 网络，统称类氢（nucleoid）。

全因，美国麻省理工学院 Christine Jacobs-Wagner 研究小组在 Cell 杂志上刊发了题为 Interconnecting solvent quality， transcription， and chromosome folding in Escherichia coli 的论文，揭示了病原体里的突变剪切法则。

在本研究里，作者采用细胞可能会的简单聚丙烯物理学视角，将线粒体视为聚丙烯溶液，其里聚丙烯是 DNA，组分是线粒体里的其他所有颗粒（例如，冷水、代谢物、钙氯离子质、氢糖体和 RNA）。

根据聚丙烯-组分电磁力，组分的总质量粗略分为三种类型：理想、很好和差。

在很好波动的组分里，聚丙烯和组分错综复杂的电磁力优于聚丙烯链段错综复杂的电磁力。相反，在过多组分里，聚丙烯链段错综复杂的电磁力比它们与组分的电磁力更是有利。理想稳定状态则是排另有和带动电磁力被互不抵消。

类氢区域内内 DNA 浓度（特写举例来说：Cell）

病原体细胞可能会里的各部位平均类氢个数

在营养贫乏和营养非常丰富的前提条件下，细胞可能会 DNA 含量和类氢个数基本保持基本上。

为了探测类氢交叉个数，研究人员使用病原体菌株（CJW6340，表示比如说 GFP 标记的人工设计的钙氯离子质，该钙氯离子质自借助于厂变为 25 nm 的 60 个亚基十二面体聚乙烯笼）进行单中微子实验。

单中微子实验显示类氢不存在空间内位阻，整体平均均方位移与布朗运动赞同，断定平均类氢交叉半径> 25 nm。

使用更是大的样品 GFP-μNS 胶体（平均个数为 58 nm）的样品，发现其定位在细胞可能会极区（即身处类氢）的或许性增加，估计各部位平均类氢交叉个数约为 50 nm。

各部位平均类氢交叉半径的估计（特写举例来说：Cell）

线粒体是突变的过多组分并作借助于贡献突变RNA的构变为

通过突变环己烷的 3D 蒙特卡罗建模将病原体突变建模为受限制连接的链，调整北边 DNA 影片错综复杂角度以内的约束，以建模组分总质量。

建模揭示了并不相同组分前提条件下突变环己烷的不小区别：

相对于理想和很好的组分前提条件，在过多组分前提条件下，DNA 表面积似乎在空间内上更是加不分量，与用激亮度萤光图像观察的病菌类氢 DNA 表面积的空间内表型赞同。相对来说于很好的组分，线粒体的过多组分波动可以造变为多至 60 倍的突变压缩比。

在过多组分里，DNA 影片往往彼此更是差不多，造变为构变为 DNA 表面积很低的区域内与 DNA 表面积低的区域内交替。这种 DNA 表面积的空间内表型产生了想象现象，以增加表面的平均交叉半径，并允许更是大的物体通过。

而在理想和很好的组分前提条件下，类氢 DNA 表面积在空间内上更是加分量，平均交叉半径更大。

线粒体里有效的过多组分可以作借助于贡献突变RNA（domain）的构变为，这种结构类似于 Hi-C 实验里所见到的线粒体互相绑定（CIDs）。只有在较很低组分前提条件下才能看到大的域状结构。

病原体突变环己烷在并不相同类型组分里的建模（特写举例来说：Cell）

类氢母体氢糖体表面积的空间内表型与DNA表面积呈圆形线性关系

氢糖体主要以多聚氢糖体表现形式存在，富集在类氢区域内另有。岩层重建和氢糖体定位显示，氢糖体表面积很低度不分量。除了预料的氢糖体在细胞可能会四周富集另有，氢糖体在线粒体里展示借助于借助于表面积的表型，包括在细胞可能会的里心区域内 (即类氢区)。

在类氢母体，氢糖体萤光接收机与 DNA 接收机呈圆形线性关系，这说明线粒体的过多组分波动是造变为 DNA 表面积不分量的缘故，而 DNA 表面积不分量又反过来影响了氢糖体的定位。

病原体层析图里氢糖体的空间内产自（特写举例来说：Cell）

氢糖体表面积与类氢区域内内的 DNA 呈圆形线性关系（特写举例来说：Cell）

并不相同组分里突变个数的建模结果（特写举例来说：Cell）

特异性是造变为线粒体过多组分波动的缘故

如果多聚氢糖体人满为患是氢样松散化的主要作借助于贡献各种因素，那么这个假说预言，即使特异性不不受影响，多聚氢糖体核素的下降也可能会造变为类氢样扩张。

为了检验这种或许性，作者用春雷抑制剂（Ksg，一种众所周知的 RNA 翻译启动诱发剂）处置病原体细胞可能会，以将多聚氢糖体转化为一般来讲的氢糖体亚单位和无氢糖体的 mRNAs，下降多聚氢糖体的核素。

作者发现细胞可能会与 Ksg 圈养 40 分钟后类氢体并没有扩大，大多数类氢体看一起更是加适合于，细胞可能会里可辨别类氢体的百分比显着下降。

Ksg 处置造变为类氢向彼此移动与并入。这种聚合能界面电磁力变小，作借助于贡献类氢体和 RNA 错综复杂的转化。

而在利福平（Rif，一种广谱抗生素药物）处置后，RNA 合变为停止，特异性诱发，氢质比率 (氢质总长度总和细胞可能会总长度) 增加，氢质发生收缩。这些表明 RNA 技术冷水平越很低，RNA 和 DNA 错综复杂的转化越大，氢样结构越松散。

总之，DNA 和 RNA 错综复杂的排另有作用，造变为了突变线粒体的过多组分波动。

RNA/DNA 转化和类氢紧表面积（特写举例来说：Cell）

造变为线粒体过多组分波动的各种因素

类氢钙氯离子（NAPs）和其他 DNA 松散结合钙氯离子（如特异性调节钙氯离子）是与突变电磁力的各种因素之一。钙氯离子与阴氯离子 DNA 聚丙烯的和里子局部忽略突变的静电势，通过弯转联想 DNA 下降 DNA 螺旋长度，进一步忽略类氢体的压缩往往和交叉半径。

很低氯离子强度的线粒体也或许造变为较很低的组分波动。体另有研究表明，随着盐浓度的增加，DNA 影片错综复杂的净互不排另有下降。二价钠氯离子不仅可以屏蔽 DNA 上的电荷，还可以诱导 DNA 影片错综复杂的互不带动。

催化反应建模表明，大分子人满为患可以被视为有效地降低组分波动。因此，多聚氢糖体核素的变化、很低 RNA 技术冷水平与 RNA/DNA 转化度和类氢松散往往增大关的。

在 CID 域的边境线，很低特异性活性造变为新生 RNA 积累。这些 RNA 仍然通过 RNA 聚合酶与 DNA 松散结合，不能扩散。作者断定，为了尽量下降与这些松散结合 RNA 的接触，DNA 链通过收缩降低其边境线处的局部表面积，在边境线两侧构变为密集的 DNA 区域内。

研究亮点：

病原体作为众所周知的模式生物，是研究得最为详尽的原氢病菌。它们的突变被压缩类氢，但对于突变压缩和RNA的构变为还没有完全理解。

本研究里提借助于了一种数据分析病原体里类氢平均交叉个数的方法。当细胞可能会被视为简单的半稀释聚丙烯溶液时，线粒体展示借助于为突变的过多组分。

过多组分波动可能会造变为突变压实和 DNA 表面积表型，异质 DNA 表面积与类氢内的氢糖体表面积呈圆形线性关系，并发现 RNA 也可能会造变为过多的组分波动。该研究将突变压实和RNA构变为与特异性和钙氯离子的组织联系一起，对突变构变为的选择性有了更是熟悉的了解。

特写举例来说：Cell

零碎借助于处：

Yingjie XiangIvan V. SurovtsevYunjie Chang， et al. Interconnecting solvent quality， transcription， and chromosome folding in Escherichia coli. CellVol. 184Issue 14p3626–3642.e14.