素有哈佛美女教授之稱的莊小威（Xiaowei Zhuang）博士被業(yè)內(nèi)人評價為“有天賦的執(zhí)著科學(xué)家”，她早年畢業(yè)于中國科技大學(xué)少年班，19歲考取全額獎學(xué)金赴美攻讀博士學(xué)位,，2003年榮獲美國麥克阿瑟基金會評選出的“天才獎”，獨(dú)得獎金50萬美元,。之后在她34歲的時候就成為了哈佛大學(xué)正教授,，從事生物化學(xué)的研究。
這位女科學(xué)家主要進(jìn)行的是顯微成像方面的研究,，在2005年的一項(xiàng)研究中,，莊小威與其它同事發(fā)現(xiàn)了一種能夠幾百次反復(fù)在各種顏色的光照下使用的、能夠驅(qū)動為熒光態(tài)和暗態(tài)的發(fā)光分子團(tuán),，從而得到了一種比傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡高10倍以上的分辨率的顯微技術(shù),，并將這種技術(shù)命名為隨機(jī)光學(xué)重建顯微法(stochastic optical reconstruction microscopy，STORM),。
近期的《科學(xué)》（Science）又刊發(fā)了她與美國科學(xué)院著名華人院士謝曉亮（X. Sunney Xie）共同領(lǐng)導(dǎo)完成的一項(xiàng)科研成果,。在這篇文章中，研究人員利用超分辨率熒光顯微鏡結(jié)合染色體構(gòu)象捕獲分析法（chromosome-conformation capture assay）對活體大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的擬核相關(guān)蛋白（nucleoid-associated proteins ,，NAPs）進(jìn)行了跟蹤觀察,，并由此揭示了細(xì)菌遺傳物質(zhì)組織機(jī)制。
不同于真核細(xì)胞,，細(xì)菌細(xì)胞只具有原始的核,，沒有核膜及核仁，結(jié)構(gòu)簡單,。大腸桿菌基因組為雙鏈環(huán)狀的DNA分子,，在細(xì)胞中以緊密纏繞成的較致密的不規(guī)則小體形式存在于細(xì)胞中，該小體稱為擬核,，亦稱細(xì)菌染色體,。NAPs是一類結(jié)合在細(xì)菌染色體DNA上的小分子堿性蛋白質(zhì)。過去的研究證實(shí)NAPs參與調(diào)控細(xì)菌DNA的復(fù)制,、重組,、轉(zhuǎn)錄和修復(fù)等多個重要生理過程，此外在擬核的結(jié)構(gòu)形成中也起著極其重要作用,。研究人員利用光敏開關(guān)染料標(biāo)記蛋白獲得了大腸桿菌活細(xì)胞中幾種NAPs超高分辨率成像,，并證實(shí)一種可導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄沉默的NAPs——H-NS在細(xì)菌擬核結(jié)構(gòu)形成中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。
新研究結(jié)果證實(shí)了新型成像技術(shù)在解析活細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用潛力,，并為研究人員更深入地了解細(xì)菌中遺傳物質(zhì)及基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制打開了一扇新窗口,。(生物谷 Bioon.com)
doi:10.1126/science.1204697
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Chromosome Organization by a Nucleoid-Associated Protein in Live Bacteria
Wenqin Wang, Gene-Wei Li1, Chongyi Chen, X. Sunney Xie, Xiaowei Zhuang
Bacterial chromosomes are confined in submicrometer-sized nucleoids. Chromosome organization is facilitated by nucleoid-associated proteins (NAPs), but the mechanisms of action remain elusive. In this work, we used super-resolution fluorescence microscopy, in combination with a chromosome-conformation capture assay, to study the distributions of major NAPs in live Escherichia coli cells. Four NAPs—HU, Fis, IHF, and StpA—were largely scattered throughout the nucleoid. In contrast, H-NS, a global transcriptional silencer, formed two compact clusters per chromosome, driven by oligomerization of DNA-bound H-NS through interactions mediated by the amino-terminal domain of the protein. H-NS sequestered the regulated operons into these clusters and juxtaposed numerous DNA segments broadly distributed throughout the chromosome. Deleting H-NS led to substantial chromosome reorganization. These observations demonstrate that H-NS plays a key role in global chromosome organization in bacteria.
