Nature新研究对理解基因调控具有重大意义

来源：作者：人气：-发表时间：2024-07-17 11:11:00【大中小】

摘要：一项意想不到的发现使人们在与有害细菌的斗争中取得了重要进展。

一项意想不到的发现使人们在与有害细菌的斗争中取得了重要进展。

由奥塔哥大学的Peter Fineran教授领导的一个国际研究小组研究了感染细菌的病毒(称为噬菌体)使用的一种特殊蛋白质。

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。

这项研究发表在国际期刊《自然》上，分析了噬菌体在部署抗CRISPR时使用的一种蛋白质，这是它们阻断细菌CRISPR-Cas免疫系统的方法。

图1 通过RNA和DNA结合螺旋-转螺旋蛋白控制噬菌体抗CRISPR

文章一作Nils Birkholz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。

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。

图2 噬菌体工程和噬菌体逃逸突变体

“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特别令人兴奋，因为它在一个研究得很好的蛋白质家族中显示了一种新的调节机制。

“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。”

他说:“这一发现有可能改变该领域对这一关键且广泛存在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。”

参考资料

[1] Phage anti-CRISPR control by an RNA- and DNA-binding helix–turn–helix protein


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此文关键字：噬菌体抗CRISPR CRISPR-Cas免疫系统