Protein rejects foreign DNA

Trần Hoàng Dũng

Administrator
Staff member
Protein rejects foreign DNA

Protein giúp tống xuất DNA ngoại lai

DNA-binding protein helps distinguish what genes Salmonella should incorporate

[Published 9th June 2006 06:49 PM GMT]
http://www.the-scientist.com/news/display/23609/

A DNA-binding protein (protein gắn lên/liên kết với DNA) apparently silences foreign DNA in Salmonella and perhaps other bacteria, helping regulate what they incorporate into (tích hợp/ gắn vào) their genomes, researchers reported in the June 8 online edition of Science.

This protein and other molecules could help protect against the potentially harmful effects (tác động bất lợi/có hại)  of horizontal gene transfer (sự chuyển gene theo đường ngang) while leaving open the door for beneficial genes (gene có ích) to eventually get expressed, according to the paper. By helping bacteria distinguish between self- and foreign DNA (DNA của nó và/hoặc ngoại lai), they "might be viewed as a primitive immune system (hệ miễn dịch nguyên sơ)," study author Ferric Fang at University of Washington in Seattle told The Scientist.

The researchers investigated H-NS (histone-like nucleoid structuring protein - protein có cấu trúc nucleoid giống histone), which belongs to a family of small Gram-negative bacterial proteins that bind to DNA with relatively low sequence specificity (gắn lên DNA dựa trên tính đặc hiệu trình tự tương đối thấp)-- important to any potential role in suppressing (trấn áp/đàn áp) foreign DNA, which can be varied in sequence. Prior experiments showed H-NS can behave (cư xử/biểu hiện tính chất/tập tính/) as a transcriptional repressor and affect local supercoiling.

Fang and his colleagues identified genes H-NS regulates by comparing transcript levels (mức độ phiên mã) between wild-type and hns-null strains (chủng hoang dại và chủng bị loại bỏ gene hns)  of Salmonella via cDNA microarray analysis. In hns-null mutants, they saw transcript levels of 178 open reading frames (ORFs) were reduced (bị giảm xuống) by more than three-fold, including ones for mobility and chemotaxis (tính di động/linh động và tính hóa hướng động), while 409 transcripts were more abundant (dồi dào, phong phú, sản lượng cao) , such as genes for virulence (các gene tạo nên tính độc/độc tính).


Of the 409 transcripts H-NS normally represses (ngăn chận, đàn áp), nearly 65% seem acquired from foreign sources (nguồn bên ngoài/ngoại lai), as they are not universally present (không hiện diện một cách phổ biến)  in Salmonella's close relatives (loài tương cận/loài có quan hệ gần). They also possess  significantly reduced levels of guanine and cytosine (GC). While the entire Salmonella genome's average GC content is 52.2%, transcripts displaying  (bộc lộ/cho thấy/bày ra) three-fold or greater repression by H-NS had on average 46.8% GC. Chromatin immunoprecipitation (ChIP)-on-chip assays (phép thử dựa trên phương pháp tủa miễn dịch dùng trên đối tượng NST được thực hiện trên chip) showed 740 of 745 H-NS binding sites surveyed (các vị trí được khảo sát) were within 1,000 nucleotides of regions with 49% or less average GC content.

To see whether H-NS targeted (hướng tối mục tiêu) presumably foreign sequences lower in GC and richer in adenine and thymine (AT), the researchers recombined (kết hợp) a Helicobacter pylori gene with its promoter into a non-essential region (vùng không thiết yếu/quan trọng) of the Salmonella chromosome with an average GC content greater than 50% and no demonstrable interaction with H-NS. This gene, hp0226, was 39.7% GC.

Reverse transcriptase quantitative PCR (Q-PCR) analysis of transcript levels revealed wild-type strains repressed hp0226 expression more than 15-fold compared with hns-null mutants. Chromatin precipitation/Q-PCR found H-NS associated significantly with hp0226 but not with adjacent gene  (gene liền kề) stm1033, which was 52.5% GC. This suggests H-NS binding silences AT-rich sequences.

The genome-wide average of GC content can vary from 25% to 75% between bacterial genera. "The use of AT content to distinguish 'self' from 'foreign' DNA may help to explain why different bacterial species retain (giữ/mang) characteristic AT/GC ratios," Fang said.

The roles of H-NS have been varied and confusing (gây bối rối) for years, and these findings provide "a platform to rationally tie many of these varied processes together, (cung cấp một cơ sở nến tảng để ràng buộc một cách vừa phải  những quá trình thường hay biến đổi lại với nhau" Stanley Maloy at San Diego State University in California, who did not participate in this study, told The Scientist.

After hns-expressing bacteria incorporate foreign DNA into their genomes, Fang suggested H-NS silences it until counteracted (chống cự lại, trung hoà, làm mất tác dụng) by other proteins such as SlyA or Ler. Investigators should analyze how other molecules counter H-NS, such as competition with H-NS, changing the structure of DNA to lower H-NS affinity (ái lực) for it, or physical interaction (tương tác vật lý) with H-NS, Linda Kenney at the University of Illinois at Chicago, also not a co-author, told The Scientist.

The primary sequence of H-NS primary sequence is poorly conserved outside of enteric bacteria and close relatives such as Vibrio bacteria, which include cholera. Future experiments should uncover the mechanisms underlying H-NS recognition (nhận diện)  of AT-rich sequences, to perhaps discover proteins in other bacteria with similar structures and roles, Fang said. "It will be interesting to determine whether AT-rich bacteria have another type of protein that recognizes and silences GC-rich DNA," he added.

H-NS has a higher affinity for curved DNA. Experiments should investigate growth conditions that might affect DNA curvature and see whether H-NS completely silences genes or just down-regulates them, Charles Dorman at Trinity College Dublin, who did not participate in this study, told The Scientist.

Charles Q. Choi
cchoi@the-scientist.com

Links within this article

W.W. Navarre et al. "Selective silencing of foreign DNA with low GC content by the H-NS protein in Salmonella enterica Sv. Typhimurium." Science, published online June 8, 2006.
www.sciencemag.org

Ferric Fang
depts.washington.edu/fanglab/

B. Maher. "The nucleosome untangled." The Scientist, May 1, 2006.
www.the-scientist.com/article/display/23392/

J. M. Perkel, "Chromatin precipitation," The Scientist, May 1, 2006.
www.the-scientist.com/article/display/23389/

Stanley Maloy
www.the-scientist.com/article/display/22639/

Linda Kenney
www.uic.edu/depts/mcmi/faculty/kenney.html

K. Hopkin. "How bacteria talk." The Scientist, June 1, 2006.
www.the-scientist.com/article/display/23546/

Charles Dorman
www.tcd.ie/Microbiology/page221.html

Comment on this news story
 
Protein rejects foreign DNA

Protein giúp loại bỏ DNA ngoại lai

DNA-binding protein helps distinguish what genes Salmonella should incorporate

[Published 9th June 2006 06:49 PM GMT]
http://www.the-scientist.com/news/display/23609/

A DNA-binding protein (protein gắn lên/liên kết với DNA) apparently silences foreign DNA in Salmonella and perhaps other bacteria, helping regulate what they incorporate into (tích hợp/ gắn vào) their genomes, researchers reported in the June 8 online edition of Science.

1 protein liên kết với DNA hình như làm bất hoạt DNA ngoại lai trong vi khuẩn Salmonelia và có lẽ cả các loài vi khuẩn khác, giúp chuyển DNA chúng gắn lên vào trong hệ gen của vi khuẩn, các nhà nghiên cứu thông báo trên ấn phẩm trực tuyến Science vào ngày 8/6/2006

This protein and other molecules could help protect against the potentially harmful effects (tác động bất lợi/có hại) ?of horizontal gene transfer (sự chuyển gene theo đường ngang) while leaving open the door for beneficial genes (gene có ích) to eventually get expressed, according to the paper. By helping bacteria distinguish between self- and foreign DNA (DNA của nó và/hoặc ngoại lai), they "might be viewed as a primitive immune system (hệ miễn dịch nguyên sơ)," study author Ferric Fang at University of Washington in Seattle told The Scientist.

Theo bài viết, Protein này và các phân tử khác có thể giúp chống lại những mối nguy hiểm tiềm tàng của sự di chuyển gen theo chiều ngang trong khi cho phép mở cánh cửa cho các gen có ích có thể biểu hiện. Bằng việc giúp vi khuẩn phân biệt DNA của mình và DNA ngoại lai, các Protein này “có thể được coi như 1 hệ miễn dịch nguyên sơ,” tác giả Ferric Fang thuộc đại học Washington ở Seattle nói với The Scientist.

The researchers investigated H-NS (histone-like nucleoid structuring protein - protein có cấu trúc nucleoid giống histone), which belongs to a family of small Gram-negative bacterial proteins that bind to DNA with relatively low sequence specificity (gắn lên DNA dựa trên tính đặc hiệu trình tự tương đối thấp)-- important to any potential role in suppressing (trấn áp/đàn áp) foreign DNA, which can be varied in sequence. Prior experiments showed H-NS can behave (cư xử/biểu hiện tính chất/tập tính/) as a transcriptional repressor and affect local supercoiling.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hợp chất H-NS(1 loại Protein có cấu trúc giống histon), thuộc 1 họ các protein trong vi khuẩn Gram âm, liên kết với DNA nhờ tính đặc hiệu về trình tự tương đối thấp – có vai trò quan trọng và tiềm tàng trong việc trấn áp các DNA ngoại lai, những phân tử có thể có trình tự rất đa dạng. Thí nghiệm đầu tiên cho thấy H-NS có thể biểu hiện như 1 chất kìm hãm sao mã và ảnh hưởng đến sự đóng xoắn cục bộ.

Fang and his colleagues identified genes H-NS regulates by comparing transcript levels (mức độ phiên mã) between wild-type and hns-null strains (chủng hoang dại và chủng bị loại bỏ gene hns) ?of Salmonella via cDNA microarray analysis. In hns-null mutants, they saw transcript levels of 178 open reading frames (ORFs) were reduced (bị giảm xuống) by more than three-fold, including ones for mobility and chemotaxis (tính di động/linh động và tính hóa hướng động), while 409 transcripts were more abundant (dồi dào, phong phú, sản lượng cao) , such as genes for virulence (các gene tạo nên tính độc/độc tính).

Fang và các cộng sự đã nhận diện được các gen H-NS điều hòa bằng cách so sánh mức độ phiên mã giữa dòng Salmonelia tự nhiên và dòng Salmonelia đã bị loại bỏ gen H-NS ?thông qua việc phân tích các đoạn DNA. Trong những biến đổi của dòng vô hiệu gen hns, họ thấy mức độ phiên mã của các gen kí hiệu 178 (open reading frame?) bị giảm xuống hơn 3 lần, bao gồm những gen liên quan đến tính di động và tính hóa hướng động, trong khi các bản phiên mã từ gen kí hiệu 409 lại trở nên dồi dào hơn, như các gen tạo nên tính độc.


Of the 409 transcripts H-NS normally represses (ngăn chận, đàn áp), nearly 65% seem acquired from foreign sources (nguồn bên ngoài/ngoại lai), as they are not universally present (không hiện diện một cách phổ biến) ?in Salmonella's close relatives (loài tương cận/loài có quan hệ gần). They also possess ?significantly reduced levels of guanine and cytosine (GC). While the entire Salmonella genome's average GC content is 52.2%, transcripts displaying ?(bộc lộ/cho thấy/bày ra) three-fold or greater repression by H-NS had on average 46.8% GC. Chromatin immunoprecipitation (ChIP)-on-chip assays (phép thử dựa trên phương pháp tủa miễn dịch dùng trên đối tượng NST được thực hiện trên chip) showed 740 of 745 H-NS binding sites surveyed (các vị trí được khảo sát) were within 1,000 nucleotides of regions with 49% or less average GC content.

Trong các bản phiên mã kí hiệu 409 mà H-NS thông thường ngăn chặn, có khoảng 65% có vẻ có nguồn gốc ngoại lai, tức là chúng không hiện diện 1 cách phổ biến trong họ hàng nhà Salmonella. Chúng cũng có sự giảm lượng Guanin và Citosin đặc biệt. Trong khi lượng GC trung bình trên toàn bộ các gen của Salmonella là 52,2%, tác dụng ngăn chặn của các bản phiên mã mạnh gấp 3 hoặc hơn 3 lần so với dòng H-NS chỉ có trung bình 46,8% GC. Các thí nghiệm dựa trên kĩ thuật IP (kĩ thuật làm kết tủa kháng nguyên nhờ kháng thể đặc hiệu) – thực hiện trên chip với đối tượng là NST, đã cho thấy 740/745 số phân tử H-NS gắn vào các vị trí khảo sát nơi có khoảng 1000 nucleotit với GC trung bình là 49% hay ít hơn.

To see whether H-NS targeted (hướng tối mục tiêu) presumably foreign sequences lower in GC and richer in adenine and thymine (AT), the researchers recombined (kết hợp) a Helicobacter pylori gene with its promoter into a non-essential region (vùng không thiết yếu/quan trọng) of the Salmonella chromosome with an average GC content greater than 50% and no demonstrable interaction with H-NS. This gene, hp0226, was 39.7% GC.

Để biết H-NS có xác định được các DNA ngoại lai với lượng GC thấp và AT cao hay không, các nhà nghiên cứu đã kết hợp 1 gen (cùng vùng khởi động) từ Helicobacter pylori ?vào 1 vùng không thiết yếu của NST Salmonella có lượng GC trung bình hơn 50% và không tương tác với H-NS. Gen này kí hiệu là hp0226, có 39,7% GC.

Reverse transcriptase quantitative PCR (Q-PCR) analysis of transcript levels revealed wild-type strains repressed hp0226 expression more than 15-fold compared with hns-null mutants. Chromatin precipitation/Q-PCR found H-NS associated significantly with hp0226 but not with adjacent gene ?(gene liền kề) stm1033, which was 52.5% GC. This suggests H-NS binding silences AT-rich sequences.

Lưu trữ về các phân tích số lượng enzym sao mã PCR (Q-PCR) của mức độ sao mã đã cho thấy dòng hoang dại ngăn chặn biểu hiện của hp0226 mạnh gấp 15 lần so với dòng vô hiệu hns. Từ sự kết tủa NST nhờ kĩ thuật Q-PCR đã tìm thấy H-NS kết hợp đặc hiệu với hp0226 nhưng không liên kết với gen liền kề là stm1033, gen có 52,5% GC. Điều này đã đưa ra giả thuyết rằng sự liên kết của H-NS đã làm bất hoạt các DNA giàu AT.

The genome-wide average of GC content can vary from 25% to 75% between bacterial genera. "The use of AT content to distinguish 'self' from 'foreign' DNA may help to explain why different bacterial species retain (giữ/mang) characteristic AT/GC ratios," Fang said.

Lượng GC trung bình của cả bộ gen có thể thay đổi từ 25% đến 75% tùy từng dòng vi khuẩn. “Tác dụng phân biệt DNA của ‘bản thân’ và DNA ‘ngoại lai’ của hàm lượng AT có thể giúp ta giải thích được tại sao các chủng vi khuẩn khác nhau lại có tỉ lệ AT/GC đặc thù,” Fang nói.

The roles of H-NS have been varied and confusing (gây bối rối) for years, and these findings provide "a platform to rationally tie many of these varied processes together, (cung cấp một cơ sở nến tảng để ràng buộc một cách vừa phải ?những quá trình thường hay biến đổi lại với nhau" Stanley Maloy at San Diego State University in California, who did not participate in this study, told The Scientist.

Vai trò của H-NS đã thay đổi liên tục và gây bối rối trong nhiều năm, và những phát hiện này mang lại “1 cơ sở để ràng buộc 1 cách tương đối rất nhiều quá trình hay biến đổi cùng nhau”, Stanley Maloy thuộc đại học San Diego bang California, người không tham gia vào công trình nghiên cứ này, nói với The Scientist.

After hns-expressing bacteria incorporate foreign DNA into their genomes, Fang suggested H-NS silences it until counteracted (chống cự lại, trung hoà, làm mất tác dụng) by other proteins such as SlyA or Ler. Investigators should analyze how other molecules counter H-NS, such as competition with H-NS, changing the structure of DNA to lower H-NS affinity (ái lực) for it, or physical interaction (tương tác vật lý) with H-NS, Linda Kenney at the University of Illinois at Chicago, also not a co-author, told The Scientist.

Sau khi những vi khuẩn dưới tác dụng của H-NS, kết hợp DNA ngoại lai vào bộ gen của chúng, Fang thấy H-NS chỉ gây bất hoạt cho đến khi chính nó bị ức chế bởi những Protein khác như SlyA hay Ler. ‘Các nhà nghiên cứu nên phân tích bằng cách nào các phân tử khác phản ứng lại H-NS, như 1 cuộc tranh đấu với H-NS, việc thay đổi cấu trúc của DNA ?để giảm ái lực của H-NS với chúng, hay giảm sự tương tác vật lý với H-NS,’ Linda Kenney thuộc đại học Illinois của Chicago, cũng không phải 1 đồng tác giả, nói với The Scientist.

The primary sequence of H-NS primary sequence is poorly conserved outside of enteric bacteria and close relatives such as Vibrio bacteria, which include cholera. Future experiments should uncover the mechanisms underlying H-NS recognition (nhận diện) ?of AT-rich sequences, to perhaps discover proteins in other bacteria with similar structures and roles, Fang said. "It will be interesting to determine whether AT-rich bacteria have another type of protein that recognizes and silences GC-rich DNA," he added.

Những hợp chất nguyên thủy của hợp chất nguyên thủy H-NS (?) không thể duy trì lâu trong tế bào vi khuẩn và các họ hàng như vi khuẩn Vibrio, bao gồm cả vi khuẩn tả. Những thí nghiệm trong tương lai nên khám phá ra cơ chế nhận diện DNA giàu AT nhờ H-NS, có lẽ để từ đó khám phá ra những loại protein trong các loài vi khuẩn khác với cấu trúc và vai trò tương tự, Fang nói. “Sẽ rất thú vị để xác định có hay không 1 dạng vi khuẩn giàu AT có 1 dạng protein có thể nhận diện và bất hoạt DNA giàu GC,” anh ấy nói thêm.


H-NS has a higher affinity for curved DNA. Experiments should investigate growth conditions that might affect DNA curvature and see whether H-NS completely silences genes or just down-regulates them, Charles Dorman at Trinity College Dublin, who did not participate in this study, told The Scientist.

H-NS có 1 ái lực cao hơn để uốn cong DNA. Các thí nghiệm nên nghiên cứu về những trạng thái phát triển có thể ảnh hưởng tới sự uốn cong DNA và cho thấy H-NS có hoàn toàn bất hoạt các gen hay chỉ làm giảm biểu hiện của chúng, Charles Dorman thuộc trường cao đẳng Trinity của Dublin, người không tham gia vào công trình nghiên cứu này, nói với The Scientist.

P/s: có 1 sô vấn đề em không hiểu sau khi đọc xong. Ví dụ như transcripts dịch là gì? Em thấy để chữ “bản phiên mã” thế kia không ổn, mà tra tìm ở rất nhiều nguồn, nó cũng chỉ có mỗi ý nghĩa đấy thôi.
 
Đề nghị một bạn giúp bạn Long sửa lỗi dịch, tôi sẽ bận trong vòng vài ngày tới và sẽ quay trở lại kiểm tra bài dịch sau. Sau khi được Editor chấp nhận sẽ đăng bài ở trang nhất.
 

Facebook

Thống kê diễn đàn

Threads
11,649
Messages
71,550
Members
56,918
Latest member
sv368net
Back
Top