奥塔哥大学的一个研究小组发现了噬菌体破坏细菌防御的一种新方法,揭示了一种结合DNA和RNA的蛋白质。这一发现可能为基于噬菌体的抗生素替代品和基因调控的进步铺平道路。
一项突破性的研究揭示了噬菌体蛋白的新调控机制,为理解细菌防御机制和开发噬菌体开辟了新的途径sed疗法。
一项惊人的发现促进了对抗危险细菌的重大进展。由奥塔哥大学的Peter Fineran教授领导的一个国际科学家小组研究了噬菌体使用的一种特定蛋白质,噬菌体是感染细菌的病毒。
研究细菌和噬菌体之间的这种微观军备竞赛很重要,因为它可以找到抗生素的替代品。发表在国际权威杂志《自然》上的这项研究分析了噬菌体在部署抗crispr时使用的一种蛋白质,这种方法可以阻断细菌的CRISPR-Cas免疫系统。
奥塔哥大学微生物和免疫学系的首席作者尼尔斯·伯克霍尔兹博士说,了解噬菌体如何与细菌相互作用是在人类健康或农业中利用噬菌体对抗细菌病原体的道路上迈出的重要一步。
“具体来说,我们需要了解细菌用来保护自己免受噬菌体感染的防御机制,比如CRISPR,这与我们如何利用身体的免疫系统来对抗病毒,以及噬菌体如何抵消这些防御不同。例如,如果我们知道噬菌体如何杀死特定的细菌,这有助于确定适当的噬菌体用作抗菌剂。更具体地说,了解噬菌体如何在感染时控制它们的反防御武器库(包括抗crispr)是很重要的——我们必须了解噬菌体如何调节在对抗细菌的战斗中有用的基因的表达,”他说。
多功能蛋白质结构域的发现
这项研究揭示了噬菌体需要多么小心地部署它们的抗crispr。
“我们已经知道,一种特定的噬菌体蛋白有一个部分或结构域,这在许多参与基因调控的蛋白质中非常常见;这种螺旋-螺旋-螺旋(HTH)结构域已知能够特异性地结合DNA序列,并根据环境,可以打开或关闭基因。我们发现这种蛋白质的HTH结构域更加通用,并表现出一种以前未知的调节模式。它不仅可以利用这个结构域结合DNA,还可以结合RNA转录物,RNA转录物是DNA序列和其中编码的抗crispr之间的中介分子。因为这种蛋白质参与调节抗crispr的产生,这意味着这种调节有额外的层次——它不仅通过DNA结合机制发生,而且通过我们发现的结合信使RNA的新机制发生。”
Fineran教授表示,这一发现可能对理解基因调控具有重大意义。
“当涉及到理解噬菌体如何逃避CRISPR-Cas防御并在一系列应用中杀死目标细菌时,揭示这种意想不到的复杂调节是重要的进展。这一发现对科学界来说是特别令人兴奋的,因为它显示了一个经过充分研究的蛋白质家族中的一种新的调节机制。自20世纪80年代初发现HTH结构域以来,人们已经对其进行了彻底的研究,所以我们最初认为我们的蛋白质会像任何其他具有HTH结构域的蛋白质一样起作用-当我们发现这种新的作用模式时,我们非常惊讶。这一发现有可能改变该领域对这一关键而广泛的蛋白质结构域的功能和机制的看法,并可能对我们对基因调控的理解产生重大影响,”他说。
参考文献:“噬菌体抗crispr控制由RNA和dna结合螺旋-转-螺旋蛋白”,作者:Nils Birkholz, Kotaro Kamata, Maximilian Feussner, Max E. Wilkinson, Christian Cuba Samaniego, Angela Migur, Dari Kimanius, Marijn Ceelen, Sam C. Went, Ben Usher, Tim R. Blower, Chris M. Brown, Chase L. Beisel, Zasha Weinberg, Robert D. Fagerlund, Simon A. Jackson和Peter C. Fineran, 2024年7月10日,Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07644 - 1