图1. 外源基因沉默因子H-NS、Bv3F、MvaT、Rok和Lsr2在不同细菌中的分布

 过去十余年来，夏斌教授课题组与加拿大多伦多大学的Jun Liu教授和William Wiley Navarre教授，以及美国哈佛大学的Simon Dove教授等课题组合作，系统地阐明了目前已知的细菌外源基因沉默因子Lsr2、H-NS、Bv3F、MvaT和Rok等的三维空间结构和选择性识别DNA的分子机制。相关研究工作发表在Proc Natl Acad Sci U S A (2010, 107: 5154-9; 2011, 108: 10690-5)、Curr Opin Microbiol (2012, 15: 175-81)、PLoS Pathog (2015, 11: e1004967)、及Nucleic Acids Res (2018, 46: 10514-29)等学术杂志上。近期，课题组在Molecular Biology and Evolution杂志上发表综述文章“Xenogeneic Silencing and Bacterial Genome Evolution: Mechanisms for DNA Recognition Imply Multifaceted Roles of Xenogeneic Silencers”，对前期工作进行了全面总结，深入比较分析了不同的外源基因沉默因子的DNA结合特性，并对相应的结构特征和分子机制进行了详细阐述（图2）。

图2. 细菌外源基因沉默因子Lsr2、H-NS、Bv3F、MvaT及Rok 的DNA结合结构域的三维空间结构及其DNA识别机制

 同时，文章对外源基因沉默因子的分布及所在细菌的基因组特征进行了进一步的分析，发现不同的外源基因沉默因子的DNA结合特性与其所在细菌基因组的碱基组成特征密切相关，使得外源基因沉默因子可以有效地区分基因组中的外源基因与自身基因。本研究还发现，含有同类外源基因沉默因子的不同细菌，其基因组AT碱基含量相近；与含有外源基因沉默因子的细菌相比，不含外源基因沉默因子的同类其他细菌的基因组AT碱基含量普遍更高（图3）。这些发现揭示了外源基因沉默因子在基因组进化过程中发挥着多方面的重要作用。其基因沉默功能既提升了细菌通过基因水平转移获得新基因的能力，又作为一种选择性压力淘汰进化过程中的不利突变，在促进细菌进化的同时帮助维持细菌基因组的稳定性。

图3. 外源基因沉默因子H-NS、Bv3F、MvaT、Lsr2和Rok所在细菌的基因组AT碱基含量分布比较

 夏斌教授课题组长期致力于研究蛋白质和核酸等生物大分子的结构和相互作用、及其发挥生理功能的分子机制。课题组博士后段博为本论文的第一作者及共同通讯作者，夏斌教授为本论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划和北京分子科学国家研究中心的资助。

原文链接：

https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msab136/6277736