细菌如何将 DNA 传递给植物

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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。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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