基因组学揭示细菌耐热秘密

懒扎衣

暖血动物（恒温动物）能够维持一个相对稳定的体温，但是却无法忍受强热或强冷。太热的时候，蛋白质会不稳定并降解，甚至有时会导致死亡。但是一些细菌和古生物却能够在极端高温的环境下繁殖。例如最初在意大利发现的古细菌Pyrobaculum aerophilum能够在100摄氏度的水中繁殖起来。

    公布在本周PLoS Biology杂志的网络版上的一项研究中，来自加州大学洛杉矶分校的Todd Yeates和同事分析了驱动这种明显的耐热性的机理。通过对线虫的基因组序列和蛋白质结构数据进行分析，研究人员回答了有关这些嗜热细菌和古细菌如何在高温下维持蛋白质的稳定和活性的问题。

    研究人员发现P. aedrophilum和其他嗜热细菌的蛋白质具有许多二硫键。已知这种共价键能够提高蛋白的稳定性。

    通过分析199个原核基因组的基因序列和已知三维结构的序列相关蛋白质，他们创造出了能够揭示出二硫键最可能形成的时间的结构模型。结果发现在嗜热生物的基因组中偏爱二硫键。为了证明这些基因组预测信息确实形成了二硫键，研究人员破解了P. aerophilum的一个蛋白质的结构——它确实由三个二硫键来加固。

    二硫键的形成在多细胞生物的细胞外部或之间更加常见。这些原核生物中高水平二硫键的发现挑战了有关二硫键形成机制的理论。而Yeates和同事的这项研究也是人们对蛋白质如何依靠起稳定作用的二硫键来抵御高温并在高温下行使功能机理了解的一个大的飞跃。
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