Nature新研究對理解基因調控具有重大意義

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-07-17 11:11:00【大中小】

摘要：一項意想不到的發現使人們在與有害細菌的斗爭中取得了重要進展。

一項意想不到的發現使人們在與有害細菌的斗爭中取得了重要進展。

由奧塔哥大學的Peter Fineran教授領導的一個國際研究小組研究了感染細菌的病毒(稱為噬菌體)使用的一種特殊蛋白質。

研究細菌和噬菌體之間的這種微觀軍備競賽很重要，因為它可以找到抗生素的替代品。

這項研究發表在國際期刊《自然》上，分析了噬菌體在部署抗CRISPR時使用的一種蛋白質，這是它們阻斷細菌CRISPR-Cas免疫系統的方法。

圖1 通過RNA和DNA結合螺旋-轉螺旋蛋白控制噬菌體抗CRISPR

文章一作Nils Birkholz博士說，了解噬菌體如何與細菌相互作用是在人類健康或農業中利用噬菌體對抗細菌病原體的道路上邁出的重要一步。

“具體來說，我們需要了解細菌用來保護自己免受噬菌體感染的防御機制，比如CRISPR，這與我們如何利用身體的免疫系統來對抗病毒，以及噬菌體如何抵消這些防御不同。

例如，如果我們知道噬菌體如何殺死特定的細菌，這有助于確定適當的噬菌體用作抗菌劑。更具體地說，了解噬菌體如何在感染時控制它們的反防御武器庫(包括抗CRISPR)是很重要的——我們必須了解噬菌體如何調節在對抗細菌的戰斗中有用的基因的表達，”他說。

這項研究揭示了噬菌體需要多么小心地部署它們的抗CRISPR。

“我們已經知道，一種特定的噬菌體蛋白有一個部分或結構域，這在許多參與基因調控的蛋白質中非常常見;這種螺旋-螺旋-螺旋(HTH)結構域已知能夠特異性地結合DNA序列，并根據環境，可以打開或關閉基因。

“我們發現這種蛋白質的HTH結構域更加通用，并表現出一種以前未知的調節模式。它不僅可以利用這個結構域結合DNA，還可以結合RNA轉錄物，RNA轉錄物是DNA序列和其中編碼的抗CRISPR之間的中介分子。

圖2 噬菌體工程和噬菌體逃逸突變體

“因為這種蛋白質參與調節抗CRISPR的產生，這意味著這種調節有額外的層次——它不僅通過DNA結合機制發生，而且通過我們發現的結合信使RNA的新機制發生。”

Fineran教授表示，這一發現可能對理解基因調控具有重大意義。

“當涉及到理解噬菌體如何逃避CRISPR-Cas防御并在一系列應用中殺死目標細菌時，揭示這種意想不到的復雜調節是重要的進展。這一發現對科學界來說特別令人興奮，因為它在一個研究得很好的蛋白質家族中顯示了一種新的調節機制。

“自20世紀80年代初發現HTH結構域以來，人們已經對其進行了徹底的研究，所以我們最初認為我們的蛋白質會像任何其他具有HTH結構域的蛋白質一樣起作用-當我們發現這種新的作用模式時，我們非常驚訝。”

他說:“這一發現有可能改變該領域對這一關鍵且廣泛存在的蛋白質結構域的功能和機制的看法，并可能對我們對基因調控的理解產生重大影響。”

參考資料

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


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此文關鍵字：噬菌體抗CRISPR CRISPR-Cas免疫系統

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