在分子生物学中，细菌DNA结合蛋白是一个由大约90个残基组成的小的、通常是碱性的蛋白质家族，它们结合DNA，被称为组蛋白样蛋白。[1] 由于细菌结合蛋白具有多种功能，因此很难为它们开发共同的功能。它们通常被称为类组蛋白，并具有许多与真核组蛋白相似的特征。真核组蛋白包装DNA以帮助它适应细胞核，它们被认为是自然界中最保守的蛋白质。[2] 例子包括大肠杆菌中的HU蛋白，一种紧密相关的α和β链的二聚体，而在其他细菌中可以是相同链的二聚体。HU型蛋白在各种真细菌（包括蓝细菌）和古细菌中被发现，也编码在一些藻类的叶绿体基因组中。[3] 整合宿主因子（IHF）是一种紧密相关链的二聚体，被认为在遗传重组以及体内和转录控制中发挥作用，[4] 发现于肠细菌和病毒蛋白中，包括非洲猪瘟病毒蛋A104R（或LMW5-AR）。[5]
类组蛋白存在于许多真细菌、蓝细菌和古细菌中。这些蛋白质参与所有 DNA依赖的功能；在这些过程中，细菌的DNA结合蛋白具有构建作用，随着转录、重组、复制或任何其他DNA依赖过程的进行，保持结构完整性。真核组蛋白是通过在0.4M氯化钠溶液中的实验首次发现的。在这些高盐浓度下，真核组蛋白从单链脱氧核糖核酸与纤维素共价结合的脱氧核糖核酸溶液中洗脱出来。洗脱后，蛋白质很容易与脱氧核糖核酸结合，表明蛋白质对脱氧核糖核酸有很高的亲和力。类组蛋白在细菌中的存在是未知的，直到真核组蛋白和HU蛋白之间的相似性被发现，特别是因为这两种蛋白的丰度、碱性和小尺寸。[6]经过进一步的研究，发现胡的氨基酸组成与真核组蛋白相似，从而促进了对细菌DNA结合蛋白的确切功能的进一步研究和细菌中其他相关蛋白的发现。
研究表明，细菌的DNA结合蛋白在DNA复制过程中具有重要作用；蛋白质参与稳定滞后链以及与DNA聚合酶ⅲ相互作用。研究了单链脱氧核糖核酸结合蛋白在大肠杆菌细胞中的DNA复制过程中的作用，特别是单链脱氧核糖核酸结合蛋白与DNA聚合酶ⅲχ亚基在不同盐浓度环境中的相互作用。[6]
在滞后链位点的DNA复制中，DNA聚合酶ⅲ从DNA结合蛋白中单独除去核苷酸。一个不稳定的单链结合蛋白/DNA系统会导致单链结合蛋白的迅速解体，从而阻碍DNA的复制。研究表明，在大肠杆菌中，单链DNA是通过单链结合蛋白和聚合酶ⅲχ亚基的相互作用而稳定的，因此通过保持正确的构象来为复制做准备，从而增加酶与单链DNA的结合亲和力。此外，单链结合蛋白在复制叉上与DNA聚合酶III结合，阻止了单链结合蛋白的解离，从而提高了DNA聚合酶III合成新的DNA链的效率。
最初，细菌DNA结合蛋白被认为有助于稳定细菌DNA。目前，细菌DNA结合蛋白的更多功能已经被发现，包括类组蛋白的核结构蛋白H-NS调节基因表达。
H-NS约为15.6 kDa，通过抑制和激活某些基因来帮助调节细菌的转录。氢化萘以固有的曲率与DNA结合。在大肠杆菌中，氢化萘与P1启动子结合，在稳定期和缓慢生长期降低rRNA的产量。RNA聚合酶和H-NS DNA结合蛋白具有重叠的结合位点；我们认为H-NS 通过作用于转录起始位点来调节rRNA的产生。研究发现，H-NS 和RNA聚合酶都与P1启动子结合并形成复合物。当 H-NS与RNA聚合酶结合到启动子区域时，可获得的DNA存在结构差异。[7] 我们还发现，H-NS也可以通过与基因结合并导致其降解而影响翻译。
HU是一种小的（10kD[8]）细菌类祖蛋白，类似真核组蛋白H2B。HU的作用类似于组蛋白，在拓扑异构酶的帮助下诱导负超螺旋进入环状DNA。这种蛋白质与DNA的复制、重组和修复有关。通过一个α螺旋疏水核心和两个带正电荷的β，HU以低亲和力与双链DNA非特异性结合，但以高亲和力与改变的DNA结合——例如连接、刻痕、缺口、分叉和突出物。臂在低亲和力状态下与DNA的小凹槽结合；在高亲和力状态下，α螺旋核的一个成分也与DNA相互作用。然而，这种蛋白质的功能不仅仅局限于DNA；HU还以与超螺旋脱氧核糖核酸DNA相同的亲和力结合 RNA和DNA-RNA杂交体。[9]
最近的研究表明， HU与RNA聚合酶应激sigma因子转录本rpoS的mRNA的结合[10] 具有较高的特异性，可以刺激蛋白的翻译。除了这种RNA功能之外，还证明了HU与DsrA结合，DsrA是一种小的非编码RNA，通过抑制H-NS来调节转录，并通过增加rpoS的表达来刺激翻译。这些相互作用表明HU对细菌细胞的转录和翻译有多重影响。
整合宿主因子IHF是一种仅在革兰氏阴性细菌中发现的类核相关蛋白。[11] 它是一种20 kDa异二聚体，由α和β亚基组成，结合序列5’-WATCANNNNTR-3’，并将DNA弯曲约160度。[12] IHF的β臂含有脯氨酸残基，有助于稳定DNA扭结。这些扭结可以帮助压缩DNA并允许超螺旋。与DNA结合的方式取决于环境因素，如存在的离子浓度。KCl浓度高时，DNA弯曲弱。已经发现，当KCl浓度低于100毫摩尔，而IHF浓度不集中时，会发生更剧烈的DNA弯曲。[13]
IHF被发现是λ噬菌体在大肠杆菌中重组的必要辅助因子。2016年，发现IHF在 CRISPR I型和ⅱ型系统中也起着关键作用。它在允许Cas1-Cas2复合体将新的间隔物整合到CRISPR序列中具有重要作用。IHF对DNA的弯曲被认为改变了DNA大沟和小沟的间距，使Cas1-Cas2复合体与DNA碱基接触。[12] 这是CRISPR系统中的一个关键功能，因为它确保新的间隔区总是添加在CRISPE序列的开头，紧挨着前导序列。IHF对整合的这种指导确保了间隔物是按时间顺序添加的，从而能够更好地防止最近的病毒感染。[14]
| DNA结合蛋白 | 大小 | 结构 | 结合部位 | 影响 |
|---|---|---|---|---|
| H-NS | 15.6 kDa | 存在于二聚体中，以物理方式防止RNA聚合酶与启动子结合 | 结合弯曲的DNA，结合大肠杆菌中的P1启动子 | 基因表达的调节 |
| HU | 10 kDa | α螺旋芯和两个带正电荷的β带状臂 | 非特异性结合dsDNA，结合DsrA，一种调节转录的非编码小RNA | 诱导负超螺旋进入环状DNA |
| IHF | 20 kDa | αβαβ hetrodimer | 结合特定的DNA序列 | 在DNA中产生扭曲 |
细菌DNA结合蛋白的功能不限于DNA复制。研究人员一直在研究这些蛋白质影响的其他途径。已知DNA结合蛋白H-NS在染色体组织和基因调控中发挥作用；然而，最近的研究也证实了它们在间接调节鞭毛功能中的作用。[15] H-NS影响的一些运动调节联系包括信使分子Cyclic di-GMP，生物膜调节蛋白CsgD和sigma因子，σ（S）和σ（F）。进一步的研究旨在表征这种类核组织蛋白通过其他调节途径影响细胞运动的方式。
其他研究人员已经使用细菌DNA结合蛋白来研究鼠伤寒沙门氏菌，其中T6SS基因由巨噬细胞感染激活。鼠伤寒沙门氏菌感染时，可以通过T6SS基因沉默的感杀机制来提高其效率。[16]建立了结合报道融合、电泳迁移率转移分析、DNA核酸酶足迹和荧光显微术的分析方法，通过类组蛋白的核仁结构蛋白H-NS沉默T6SS基因簇。
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