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土壤传播的病原体根癌农杆菌是一种非常聪明的小微生物。在通过伤口进入植物后,这种细菌会将自身 DNA 的一段插入到植物的基因组中。这种插入中的基因会刺激植物生长激素的合成,从而导致植物细胞肿瘤性增殖,最终导致一种被称为冠瘿病的枯萎病。这些基因还指示植物产生农杆菌赖以生存的含有碳和氮的鸦片碱。
这种生物不同界(从动物到植物)之间基因转移的例子是目前已知的唯一一个。(病毒也会将 DNA 转移到植物中,但由于它们无法在宿主细胞外生存,因此通常不被认为是生物。)然而,尽管经过仔细研究,科学家们仍无法确定细菌 DNA 穿过植物所谓的质膜的确切机制。然而,昨天发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果提供了新的见解。根据该报告,一种名为 VirE2 的单一蛋白质可能充当质膜门卫,允许根癌农杆菌 DNA 片段通过。
瑞士巴塞尔生物中心 (Biozentrum) 的 Fabrice Dumas 和弗里德里希·米歇尔研究所(也在巴塞尔)的 Myriam Duckely 及其同事通过一系列实验证明,VirE2 与脂质(膜的重要组成部分)相互作用,并在人工植物血浆样膜中形成大的通道或孔隙,具体取决于膜上的电势。这些通道似乎有选择性地允许带负电的分子和单链 DNA 进入,这正是根癌农杆菌需要发送的物质。这种 DNA 运输的特异性使 VirE2 与其他蛋白质门卫区分开来。因此,作者报告说,它可能成为开发用于药物输送和基因治疗的新系统的重要工具。