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研究人员发现新的免疫系统如何保护细菌免受噬菌体侵害

加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员发现了一种新的免疫系统如何保护细菌免受噬菌体(噬菌体)的侵害,而噬菌体是专门感染细菌的病毒。这个新系统不寻常,因为它可以通过流产感染起作用-被感染的细菌细胞会自毁,以防止感染扩散到其他细胞。

这对论文于2020年1月10日由Molecular Cell发表,提供了新的信息,可通过改进噬菌体疗法甚至故意触发细菌自我毁灭来改善对多药耐药细菌感染的治疗。

流产感染是一个古老的概念,但仍存在争议-细菌细胞本质上是团队的一个,杀死自己而不是被用来生产更多的噬菌体。从进化的角度来看,单细胞生物这样做是否合乎逻辑,一直在争论。但是,如果我们将细菌视为一个合作社区,一个生物膜,而不是单个细胞,那是有道理的。”

加州大学圣地亚哥分校医学院的凯文·科贝特(Kevin Corbett)博士,高级作者,细胞和分子医学副教授

Corbett的实验室并不总是专注于细菌。他们通常研究哺乳动物细胞如何分裂以产生精子和卵,这一过程称为减数分裂。减数分裂的一个特别令人感兴趣的方面是称为HORMA蛋白的特定蛋白质家族如何在这种专门的细胞分裂过程中帮助维持基因组的稳定性。但是,当美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)生物信息学家发表的2015年研究预测某些细菌也可能产生HORMA蛋白,并且这些蛋白可能与一种新型的免疫系统有关时,科贝特对此很感兴趣。

“我是一名基础科学家,我对蛋白质与您永远都不会期望的途径之间的进化联系特别感兴趣,”科贝特说,他也是路德维希研究所圣地亚哥分校的客座科学家。癌症研究。“所以我想知道,这些蛋白质在细菌中能做什么?”

深入研究之后,研究小组继续揭示了有关CBASS防御系统的许多生化和结构细节,该系统包含几种蛋白质。他们发现,HORMA蛋白感知感染,然后刺激第二种蛋白合成第二种信使分子。这个分子又激活了一种核酸酶,该酶破坏了细菌自身的基因组,杀死了细胞,还阻止了噬菌体复制和感染其他细胞。已对近75,000种不同的细菌进行了基因组测序。其中,科贝特说,这种新的防御系统大约占10%。他的团队将系统(现在称为CBASS)克隆到通常对噬菌体感染敏感的实验室大肠杆菌中。“我们很高兴发现CBASS对噬菌体几乎提供了绝对的免疫力,” Corbett说。

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