科研進展

深圳先進院在細菌細胞生長分裂領域獲重要進展

時間:2020-05-19  來源:合成所 文宣辦 文本大?。骸?a href="javascript:doZoom(16)">大 |  | 】  【打印

  518日,中國科學院深圳先進技術研究院、深圳合成生物學創新研究院劉陳立團隊在細菌細胞生長分裂領域獲得重要進展,研究成果修正了主導該領域的兩大法則,揭示了細菌細胞分裂的全新機制,其研究成果發表在國際權威期刊《自然·微生物學》雜志。 

  在現代定量微生物學領域中,“SMK生長法則是首個被發現的定量規律,與“恒定起始質量假說”相輔相成,形成的研究思維范式主導了細菌細胞周期相關研究領域長達半個多世紀之久。為了深入探索細菌細胞分裂的機制,劉陳立團隊對兩大法則進行了驗證并獲得重大突破。 

  研究團隊歷時3年多,選取超過30種培養基開展實驗,是迄今為止在有報道的類似研究工作中選用培養基種類最多、覆蓋生長速率范圍最廣的一項研究。在數百次取樣,測定數千個定量數據后,細菌細胞的生命周期逐漸清晰起來。研究結果顯示,盡管細胞的平均大小隨著生長速率的升高,數據卻并不符合“SMK生長法則提出的定量公式;此外,研究團隊發現,假說中認為細胞DNA復制前的恒定比值也并非一成不變,而是根據生長速率的升高,呈現先上升后下降的變化趨勢。這說明奠定現代定量微生物學研究領域兩大法則可能并不準確。

  “我們希望通過這項研究能夠讓大家從傳統法則的慣性思維中解放出來,跳出固有的框架,從全新的角度去思考和研究細菌細胞周期背后的機制?!蔽恼碌耐ㄓ嵶髡邉㈥惲⒀芯繂T表示。 

  更重要的是,團隊不僅修正了原有的兩大法則,基于新的實驗數據,他們還發現了適用于所有生長速率的全新規律,明確了DNA復制到細胞分裂的時間間隔與生長速率間的關系,進一步,發現了細胞大小、復制分裂間隔、生長速率三者間的關系,并將其命名為“個體生長分裂方程”,為該領域的研究提供了全新的思考模式。 

  “我們找到的每一個運行規律,都是試圖找到可用于指導設計、改造、重建生命形式的‘圖紙’?!眲㈥惲⒈硎?。長遠來看,本項研究的結論有望提升合成生物學理性設計的能力,助力合成生物學的發展。 

    論文鏈接

不同大小的細菌細胞

個體生長分裂方程

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