大肠杆菌topA^-细胞中tetA-cfaABCE的高效转录促进DNA凝集

为深入了解大肠杆菌top A-突变体中转录对DNA结构的影响,以编码一个tet A-cfa ABCE共转录单元的质粒p JGX15A为研究对象,利用氯喹-琼脂糖凝胶电泳比较了大肠杆菌HB101(top A+,gyr B+)与DM800(top A-,gyr B225)细胞中p JGX15A质粒的拓扑结构状态,发现DM800细胞中p JGX15A存在一种特殊的凝集结构。这种结构在氯喹-琼脂糖凝胶电泳中具有较高的迁移率,而且呈现"弥散"状态而不是清晰的拓扑条带。进一步的研究表明培养基中的四环素质量浓度以及细胞生长时相均会影响p JGX15A在DM800细胞中的结构,而凝集结构只出现在四环素质量浓度低于6μg/m L时的对数期DM800细胞中。原子力显微镜照片显示这种结构并非典型的互缠式超螺旋结构,而是含有不同程度的分子内凝集,部分DNA分子高度凝集为一团。

大肠杆菌topA-菌株中质粒pBR322的超凝集结构

超凝集DNA是质粒DNA的一种特殊拓扑结构形式,最初在大肠杆菌SD108(topA+gyrB225)细胞中被发现.现在大肠杆菌DM800(topA-gyrB225)细胞中也发现了这种结构,这说明超凝集DNA的形成与细胞内旋转酶活性降低有直接关系,而与拓扑异构酶Ⅰ的存在与否无关.体外实验的结果显示,具有很强的正超螺旋松弛活性的拓扑异构酶Ⅳ可以将超凝集DNA完全松弛,这也证明质粒DNA的超凝集结构与超螺旋结构在细胞内是可以互变的.使用原子力显微镜对分离到的pBR322DNA超凝集结构进行分析,并与普通超螺旋进行比较,结果表明,超凝集DNA分子的结构发生了巨大的变化,其分子长度比正常超螺旋分子缩短了约30%,宽度和高度则增加了60%,结构更接近于A型DNA.另外,原子力显微镜研究结果表明,氯喹的嵌入并非改变了超凝集DNA的超螺旋状态,而是使其打结并最终压缩成一团.