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转录驱动的 DNA 超螺旋抵消了 H-NS-...
在所有活细胞中，基因组 DNA 都是通过与专用蛋白质相互作用和/或形成多聚螺旋而压缩的。在细菌中，DNA 压缩是动态实现的，与密集且不断变化的转录活性相协调。H-NS 是一种主要的细菌类核结构蛋白，由于其与 RNA 聚合酶的相互作用而特别受关注。H-NS：DNA 核蛋白丝抑制 RNA 聚合酶的转录起始。然而，H-NS 沉默的基因可以通过来自邻近区域的转录激活这一发现表明，延长的 RNA 聚合酶可以分解 H-NS：DNA 丝。在这项研究中，我们提供了证据表明转录诱导的反沉默不需要转录到达沉默基因；相反，它在远处发挥作用。通过在中间片段内引入 DNA 旋转酶结合位点可抑制反沉默，这表明长距离效应是由转录驱动的正 DNA 超螺旋向沉默基因扩散引起的。我们提出了一个模型，其中 H-NS：DNA 复合物在体内在负超螺旋 DNA 上形成，H-NS 桥接了多面体的两条臂。相邻转录产生的正超螺旋的旋转扩散将导致 H-NS 结合的负超螺旋多面体“展开”，从而破坏 H-NS 桥并释放 H-NS。
在体外合成未修饰的超螺旋圆形DNA分子
。cc-by-nc-nd 4.0国际许可证（未经同行评审证明）获得的是作者/资助者，他授予Biorxiv授予Biorxiv的许可，以永久显示预印本。这是该版本的版权持有人，该版本发布于2025年1月25日。 https://doi.org/10.1101/2025.01.24.634800 doi：Biorxiv Preprint
基因语法定义了超螺旋介导的转录反馈
基因语法 - 基因的顺序和排列及其调节元素 - 塑造了自然和合成基因回路的动态协调。一个基因座的转录深刻影响附近相邻基因的转录，但是这种作用的分子基础仍然很少了解。在这里，使用人类细胞中的集成报告基质电路，我们表明超串联介导的反馈以语法特异性方式调节相邻基因的表达。使用区域捕获Micro-C，我们测量了人类诱导的多能干细胞中超螺旋的plectonemes和语法特异性染色质结构的诱导依赖性形成。使用语法作为设计参数，我们构建了紧凑的基因电路，调整了各种递送方法和细胞类型的表达的平均值，方差和表达的序列。将超螺旋介导的反馈整合到基因调节模型中将扩展我们对天然系统的理解，并增强合成基因回路的设计。
基因语法定义超螺旋介导的转录反馈
基因句法（基因及其调控元件的顺序和排列）决定了天然和合成基因回路的动态协调。一个基因座的转录会极大地影响附近相邻基因的转录，但这种影响的分子基础仍不太清楚。在这里，我们使用人类细胞中的集成报告电路，表明超螺旋介导的反馈以句法特异性的方式调节相邻基因的表达。使用 Region Capture Micro-C，我们测量了人类诱导多能干细胞中超螺旋多聚体的诱导依赖性形成和句法特异性染色质结构。使用句法作为设计参数，我们构建了紧凑的基因回路，调整了不同传递方法和细胞类型中表达的平均值、方差和化学计量。将超螺旋介导的反馈整合到基因调控模型中将扩大我们对天然系统的理解并增强合成基因回路的设计。
DNA 自发缠绕组蛋白核心更倾向于负超螺旋：布朗动力学研究
在真核生物中，DNA主要通过缠绕组蛋白核心而获得高度紧凑的结构。DNA自然缠绕在组蛋白核心周围形成1.7个左手超螺旋，导致染色质中形成负超螺旋。在转录过程中，在聚合酶后方产生的负超螺旋可能在触发核小体重组中发挥作用。为了阐明超螺旋如何影响DNA缠绕组蛋白核心的动力学，我们开发了一个新模型来模拟DNA和组蛋白之间复杂的相互作用。我们的模拟表明，正超螺旋和负超螺旋DNA都能够缠绕在组蛋白核心周围以采用核小体构象。值得注意的是，我们的研究结果证实了在核小体缠绕过程中对负超螺旋DNA的强烈偏好，并且揭示了负超螺旋的旋转和扭曲都有利于缠绕组蛋白的DNA的形成。此外，对同一 DNA 模板上的多个核小体的模拟表明，核小体倾向于在原始核小体附近组装。这一对核小体自发形成的理解进展可能有助于深入了解染色质组装的复杂动力学以及控制染色质结构和功能的基本机制。
可靠的放大高度重复或低复杂性序列DNA由超螺旋酶介导的等温扩增
1美国约翰·霍普金斯大学生物物理学系，马里兰州巴尔的摩21218，美国2霍华德·休斯医学研究所和蜂窝和分子医学的医学研究所和计划约翰·霍普金斯大学生物学，马里兰州巴尔的摩，21218，美国5 Sharp Diagnostics，1812 Ashland Avenue，Baltimore，马里兰州21205，美国6美国6儿科学院，马萨诸塞州波士顿，马萨诸塞州，美国马萨诸塞州，02115，美国，美国，美国02115 （PCR）需要热循环以熔化DNA，并进行随后的指数扩增所需的DNA合成循环。以前，我们以增强的加工性和速度设计了一种超螺旋酶，以替代酶促DNA替代这种传统的PCR熔融步骤，同时保留所需的PCR特性，例如多-KB扩增子大小以及对克隆和基因编辑结果评估的适用性。这种等温扩增方法被称为Sharp（SSB-螺旋酶辅助快速PCR），因为单链DNA结合蛋白（SSB）和超螺旋酶被添加到标准的PCR试剂中。在这里，我们表明Sharp对于PCR无法放大或产生副产物的DNA序列有效。夏普被证明能够扩增多达601个核小体定位序列的六个相同的重复序列，并最多可扩大35个相同的Ankyrin序列重复序列。我们还表明，可以使用SHARP进行扩增91％AT-含量的序列，并且可以使用单分子光学镊子实验来验证放大产品。
DNA拓扑异构酶I充当大肠杆菌中转录伸长的超螺旋传感器
DNA topoisomerase I acts as supercoiling sensor for transcription elongation in E. coli Authors: Vita Vidmar 1,2,3,4,# , Céline Borde 5,# , Lisa Bruno 5 , Maria Takacs 1,2,3,4 , Claire Batisse 1,2,3,4 , Charlotte Saint-André 1,2,3,4 , Chengjin Zhu 1,2,3,4，OlivierEspéli5，ValérieLamour1,2,3,4，*和Albert Weixlbaumer 1,2,3,4，*摘要：当DNA转录为RNA时，DNA Double Helix会不断解开，并为RNA Polymerase（RNAP）提供访问权限（RNAP）。由于RNAP的下游和上游的DNA过度和扭转，这将诱导DNA超螺旋作为转录长度的函数。使用单粒子冷冻EM和体内测定法，我们研究了细菌RNAP和DNA拓扑异构酶I（topoi）之间的关系，该酶消除了RNAP上游积累的负超高。topoi与RNAP的放松DNA上游结合，表明具有感官作用，等待负超级锅的形成，并涉及托皮伊（Topoi）功能域中的构象转换。在DNA底物上模仿了否定超螺旋的DNA，topoi螺纹将一条线束进入活跃位点进行裂解，同时将互补链与辅助结构域结合。，我们在转录RNAP的背景下提出了一个用于DNA松弛的综合模型。1综合结构生物学系，Institut degénétiqueet de BiologieMoléculaireet Cellulaire（IGBMC）2UniversitédeStrasbourg
剪切流下的超螺旋环聚合物
自由度必须适应外部应力。除了材料的透视外，非平衡超螺旋DNA聚合物的特性涉及另外两个高度活跃的研究领域。首先，圆形DNA是自然发现的，以（通常是超涂层的）细菌质量，10个真核生物的10个外肌体DNA，11个锥虫型锥虫DNA 12,13的锥虫DNA 12,13和超级涂层的段和超级涂层的段也已被悬挂在不同的建筑和功能范围内。14超串联本身可以通过调节对不同区域的访问来影响基因表达15或DNA代谢16。在生物学环境中，DNA分子通常也不受平衡，受到通过分子电机的作用而产生的流量和应力，并诱导非平衡构象17和动力学18，而动力学18又会影响生物学功能。19