细菌成功的众多秘密之一是它们有能力保护自己免受病毒(称为噬菌体)的侵害，这种病毒会感染细菌并利用其细胞机制来复制自身。
技术的进步使得最近能够识别出参与这些系统的蛋白质，但科学家们仍在更深入地研究这些蛋白质的作用。
在一项新的研究中，俄亥俄州立大学的一个团队报告了最常见的抗噬菌体系统之一(来自称为 Gabija 的蛋白质家族)的分子组装，估计至少有 8.5% 使用该系统，并且占地球上所有细菌种类的 18%。
研究人员发现，一种蛋白质似乎有能力抵御噬菌体，但当它与伙伴蛋白质结合时，产生的复合物非常擅长剪切入侵噬菌体的基因组，使其无法复制。
该研究的共同主要作者、博士后学者沉章飞说：“我们认为这两种蛋白质需要形成复合物才能在噬菌体预防中发挥作用，但我们也相信单独一种蛋白质确实具有一定的抗噬菌体功能。”俄亥俄州立大学医学院生物化学和药理学专业。 “第二种蛋白质的全部作用需要进一步研究。”
研究人员表示，这些发现增加了对微生物进化策略的科学理解，有朝一日可能转化为生物医学应用。
沉和共同主要作者杨晓媛(博士)学生，在俄亥俄州立大学生物化学和药理学助理教授、资深作者付天民的实验室工作。
研究人员使用冷冻电子显微镜分别确定了 GajA 和 GajB 的生化结构，以及当两者结合形成由每种蛋白质的四个分子组成的簇时形成的超分子复合物 GajAB 的生化结构。
在使用蜡样芽胞杆菌作为模型的实验中，研究人员观察了噬菌体存在下复合物的活性，以深入了解防御系统的工作原理。
尽管单独的 GajA 表现出可能使噬菌体 DNA 失效的活性迹象，但它与 GajB 形成的复合物在确保噬菌体无法接管细菌细胞方面要有效得多。
“这就是神秘的部分，”杨说。 “单独的 GajA 就足以裂解噬菌体细胞核，但当我们将它们一起孵育时，它也会与 GajB 形成复合物。我们的假设是，GajA 识别噬菌体的基因组序列，但 GajB 增强了这种识别并有助于切割噬菌体 DNA。 ”
Shen 说，复合物的大尺寸和细长构型使得很难全面了解 GajB 与 GajA 结合时的功能贡献，这使得团队对蛋白质作用做出了一些尚未得到证实的假设。
Shen 说：“我们只知道 GajB 有助于增强 GajA 活性，但我们还不知道它是如何发挥作用的，因为我们只在复合物上看到了大约 50% 的活性。”
他们的假设之一是，GajB 可能会影响细胞环境中能源、核苷酸 ATP(三磷酸腺苷)的浓度水平，具体来说，是通过在检测到噬菌体存在时降低 ATP 来影响。 Yang说，这将产生双重效应，一方面扩大GajA的噬菌体DNA失活活性，另一方面窃取噬菌体开始复制所需的能量。
关于细菌抗噬菌体防御系统还有更多需要了解，但该团队已经表明，阻止病毒复制并不是细菌武器库中的唯一武器。在之前的一项研究中，Fu、Shen、Yang 及其同事描述了一种不同的防御策略：细菌编程自己的死亡，而不是让噬菌体接管一个群落。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！