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上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、微生物代謝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳更教授與武漢大學(xué)王連榮、陳實(shí)教授團(tuán)隊(duì)合作，揭示了細(xì)菌DNA硫化修飾中催化第一步反應(yīng)的半胱氨酸脫硫酶發(fā)生構(gòu)象變化，使其活性位點(diǎn)半胱氨酸朝向底物半胱氨酸移動(dòng)5.5埃以發(fā)起攻擊的催化機(jī)制。最新研究成果以“Structural Analysis of an L-Cysteine Desulfurase from an Ssp DNA Phosphorothioation System”為題發(fā)表在《mBio》雜志上。劉立瓊等為第一作者，吳更、王連榮為通訊作者，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、微生物代謝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位。本文是團(tuán)隊(duì)自2018年Nature Communications上發(fā)表的細(xì)菌采用SBD結(jié)構(gòu)域識(shí)別硫化修飾DNA的結(jié)構(gòu)機(jī)理及2020年Nature Microbiology上發(fā)表的II型DNA硫化修飾系統(tǒng)的SspB、SspE晶體結(jié)構(gòu)的延續(xù)和擴(kuò)展。在細(xì)菌的DNA硫化修飾（不管是早先發(fā)現(xiàn)的Dnd修飾系統(tǒng)還是新近發(fā)現(xiàn)的Ssp修飾系統(tǒng)）途徑中，都由一個(gè)半胱氨酸脫硫酶催化第一步的反應(yīng)，即半胱氨酸脫硫酶的活性位點(diǎn)半胱氨酸對(duì)底物半胱氨酸上的硫原子發(fā)起親核攻擊反應(yīng)，將活化的硫原子轉(zhuǎn)移到半胱氨酸脫硫酶的活性位點(diǎn)半胱氨酸上，以進(jìn)行后續(xù)的將硫原子加進(jìn)DNA的反應(yīng)。2020年4月初團(tuán)隊(duì)在Nature Microbiology上發(fā)表的文章“SspABCD-SspE is a phosphorothioation-sensing bacterial defense system with broad antiphage activities”，從探索海洋弧菌的高頻單鏈磷硫酰化修飾入手，通過(guò)比較基因組學(xué)和分子遺傳學(xué)手段，鑒定出以SspABCD為修飾元、SspE為限制元的單鏈磷硫?；拗?修飾系統(tǒng)。該系統(tǒng)與之前發(fā)現(xiàn)的磷硫?；ㄒ訢ndABCDE為修飾元以產(chǎn)生雙鏈DNA磷硫?；?、DndFGH為限制元）的Dnd系統(tǒng)均迥然不同，并首次闡明了細(xì)菌磷硫酰化限制-修飾系統(tǒng)賦予宿主抑制噬菌體入侵的能力。同時(shí)，通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物化學(xué)手段，解析了SspB蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，揭示其兩個(gè)保守motif的關(guān)鍵殘基對(duì)其DNA缺刻酶活性非常重要；解析了SspE蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其N端結(jié)構(gòu)域有依賴于DNA磷硫?；揎椀腘TP水解酶活性，而其C端結(jié)構(gòu)域有DNA缺刻酶活性，從而闡明了該系統(tǒng)DNA磷硫酰化修飾與限制兩部分功能耦合的分子機(jī)理。研究還發(fā)現(xiàn)SspABCD作為修飾蛋白在宿主基因組DNA上產(chǎn)生磷硫酰化修飾，SspE作為限制元能夠感應(yīng)基因組DNA上的磷硫?；揎棌亩鴧^(qū)別宿主自身與外源的遺傳物質(zhì)，并利用其核酸酶活性對(duì)入侵噬菌體的DNA進(jìn)行大范圍的缺刻，從而抑制噬菌體DNA的復(fù)制。本研究解析了新發(fā)現(xiàn)的II型DNA硫化修飾系統(tǒng)中的半胱氨酸脫硫酶SspA（來(lái)源于弧菌）與底物半胱氨酸的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，分辨率為1.8埃。結(jié)構(gòu)揭示SspA通過(guò)其天冬酰胺N150和精氨酸R340殘基來(lái)識(shí)別底物半胱氨酸，如果將這兩個(gè)殘基突變則會(huì)嚴(yán)重破壞細(xì)菌的DNA硫化修飾。在結(jié)構(gòu)中，SspA的活性位點(diǎn)半胱氨酸C314與底物半胱氨酸的距離長(zhǎng)達(dá)8.9埃，這就產(chǎn)生了一個(gè)有趣的問(wèn)題——SspA是怎么催化脫硫反應(yīng)的？通過(guò)計(jì)算機(jī)分子動(dòng)力學(xué)模擬，作者發(fā)現(xiàn)SspA的活性位點(diǎn)半胱氨酸C314在催化過(guò)程中向底物半胱氨酸移動(dòng)了5.5埃，從而把它們之間的距離縮短到便于發(fā)生反應(yīng)的范圍內(nèi)。本研究通過(guò)簡(jiǎn)正模式分析，發(fā)現(xiàn)弧菌的SspA、大腸桿菌的IscS、鏈霉菌的DndA（這兩個(gè)都是I型DNA硫化修飾系統(tǒng)的）的活性位點(diǎn)半胱氨酸雖然處在不同的相對(duì)位置和不同的二級(jí)結(jié)構(gòu)上，但都有著向各自的底物半胱氨酸的運(yùn)動(dòng)。本研究進(jìn)一步通過(guò)在上海光源BL19U2生物小角X射線散射（簡(jiǎn)稱SAXS）線站收集的數(shù)據(jù)，從頭搭建了SspA在溶液中結(jié)構(gòu)的分子模型。發(fā)現(xiàn)SspA在溶液中的結(jié)構(gòu)與分子動(dòng)力學(xué)模擬后SspA的結(jié)構(gòu)更為接近，它們之間的SAXS數(shù)據(jù)的χ2偏差只有1.04埃，遠(yuǎn)低于從SspA的晶體結(jié)構(gòu)推算出的SAXS數(shù)據(jù)之間的χ2偏差3.70埃。這從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了前述的計(jì)算機(jī)分子動(dòng)力學(xué)模擬和簡(jiǎn)正模式分析的結(jié)果?；【鶶spA的活性位點(diǎn)半胱氨酸在催化過(guò)程中，活性位點(diǎn)半胱氨酸朝向底物半胱氨酸移動(dòng)了5.5埃的距離（A）分子動(dòng)力學(xué)模擬  （B）簡(jiǎn)正模式分析  （C）小角X射線散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與晶體結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬后的結(jié)果和晶體結(jié)構(gòu)的比較  本研究通過(guò)X射線晶體結(jié)構(gòu)解析、分子動(dòng)力學(xué)模擬、小角X射線散射等多種研究手段的結(jié)合，揭示了細(xì)菌DNA硫化修飾這一神奇現(xiàn)象中催化關(guān)鍵的第一步半胱氨酸底物脫硫反應(yīng)的酶的催化機(jī)理，解答了半胱氨酸脫硫酶家族是如何克服活性位點(diǎn)半胱氨酸與底物半胱氨酸之間很長(zhǎng)的距離這一長(zhǎng)期懸而未決的問(wèn)題，使人們對(duì)于細(xì)菌DNA硫化修飾的認(rèn)識(shí)和理解又前進(jìn)了一步。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金（31872627、31670106）的支持。????

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，生活中的一切都在數(shù)字化，對(duì)信息存儲(chǔ)的要求也越來(lái)越高。據(jù)IBM統(tǒng)計(jì)，人類每天創(chuàng)造的數(shù)據(jù)已達(dá)到2.5百億億byte，大約相當(dāng)于5億部高清電影的下載?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）的研究顯示，到2020年數(shù)據(jù)總量（包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)將達(dá)到42%，2010~2020十年間，世界上數(shù)據(jù)總量從1 ZB增長(zhǎng)到50 ZB，共增長(zhǎng)50倍。 面對(duì)巨大的數(shù)據(jù)量，傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)能力以及材料的消耗與信息存儲(chǔ)需求間將會(huì)面臨嚴(yán)重不平衡狀態(tài)。人類工廠生產(chǎn)的可存儲(chǔ)設(shè)備總存儲(chǔ)容量與數(shù)據(jù)產(chǎn)生總量間差距越來(lái)越大，到2020年幾乎達(dá)到兩倍的差距。根據(jù)目前硅基存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì)推測(cè)，可用于信息存儲(chǔ)的硅儲(chǔ)量將在2040年被完全耗盡。因此，尋找硅基存儲(chǔ)的替代物，開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定低成本的新型存儲(chǔ)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)低成本，高效穩(wěn)定且長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是目前信息時(shí)代社會(huì)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。 2. 解決方案 DNA在近年來(lái)被認(rèn)為是一種未來(lái)具有巨大應(yīng)用前景的數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)。首先，相比較于傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)，在數(shù)據(jù)保存壽命和存儲(chǔ)密度上都有著極大的優(yōu)勢(shì)。在自然界中，DNA長(zhǎng)久以來(lái)作為是承載生物體遺傳信息的主要物質(zhì)，地球發(fā)現(xiàn)的最早古生物藍(lán)細(xì)菌，DNA作為其遺傳物質(zhì)已經(jīng)存在了幾十億年，且在極端條件下仍然可以保存。在存儲(chǔ)密度方面，DNA數(shù)字存儲(chǔ)理論上可以達(dá)到455 EB/克 （4.55 × 1011GB/克），大約 1018  bytes 或107 GB每mm3， 比傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)提高了5-6個(gè)數(shù)量級(jí)。其次，在數(shù)據(jù)維護(hù)與備份成本方面，DNA數(shù)字存儲(chǔ)所需要的占地，資源，能源均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)。

XM-843 DNA結(jié)構(gòu)及復(fù)制模型 ? XM-843DNA結(jié)構(gòu)及復(fù)制模型顯示DNA的結(jié)構(gòu)及復(fù)制。 尺寸：放大，20.5×20.5×11cm 材質(zhì)：PVC材料

9月8日，在由NGMN（下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）舉辦的第八屆IC&E峰會(huì)上，華為Fellow暨華為無(wú)線CTO童文博士做了主題為《Bridging5Gto6G》的演講。

中試階段/n研究基于深度學(xué)習(xí)的視頻DNA技術(shù)，進(jìn)行海量視頻近似拷貝搜索，面向千萬(wàn)視頻庫(kù)的快速搜索技術(shù)，實(shí)現(xiàn)查重、檢索、敏感內(nèi)容過(guò)濾等。該項(xiàng)目廣泛應(yīng)用于視頻網(wǎng)站、新聞媒體、網(wǎng)絡(luò)資源、云數(shù)據(jù)中心、國(guó)家監(jiān)管部門(mén)、版權(quán)監(jiān)管部門(mén)等對(duì)媒體內(nèi)容的查重、檢索與過(guò)濾等，具有較好的市場(chǎng)前景。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹

XM-842 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 ? XM-842DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型組件用于演示DNA的組成，包括四種堿基、五碳糖和磷酸，并且可以演示DNA雙螺旋的模式結(jié)構(gòu)，即兩條互相平行的多核苷酸鏈形成左右手螺旋，磷酸位于圓柱面上，堿基兩兩配對(duì)位于圓柱體的中間，堿基對(duì)平面垂直于圓柱體。 尺寸：放大，20×20×60cm 材質(zhì)：PVC材料