有時候，對抗敵對入侵者的最佳防御是長時間的午睡。至少，這個策略似乎適用于細(xì)菌。
在《自然》雜志描述的一項新研究中，洛克菲勒的科學(xué)家表明，被病毒攻擊的微生物不僅會防御敵人，還會保護自己。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種極端措施不會殺死細(xì)菌，而是讓它們進入休眠狀態(tài)，以防止感染擴散。
惡意病毒在細(xì)菌中，被稱為噬菌體的病毒是公敵。這些病原體通過將它們的基因組注射到毫無疑問的微生物中來繁殖，最終導(dǎo)致它們的宿主細(xì)胞破裂，此時后代噬菌體被釋放出來感染細(xì)菌群體的其他成員。
為了緩解這些攻擊，細(xì)菌進化出了一種叫做CRISPR的免疫機制，即聚集在一起的規(guī)則短回文重復(fù)序列，它可以在相關(guān)Cas酶的幫助下檢測和破壞外來遺傳物質(zhì)。
微生物有許多不同的CRISPR系統(tǒng)，其中一個吸引了盧西亞諾馬拉菲尼的注意，因為它獨特的抵抗入侵者的策略。雖然大多數(shù)Cas酶會破壞病毒DNA，但這種特殊的酶Cas13是通過切割RNA起作用的。
“因為Cas13的目標(biāo)是RNA，所以最初認(rèn)為它已經(jīng)進化成了一種可以阻斷RNA基因組的噬菌體。問題是RNA噬菌體非常罕見，”他說。"所以我們想知道它是否已經(jīng)發(fā)展成一種不同的功能."
在與Helen Hay Whitney的博士后同事Alexander Meeske的合作中，Marraffini展示了Cas13的激活實際上可以保護細(xì)菌免受更常見的DNA基因組噬菌體的侵害。然而，他們想知道，一種核糖核酸切割酶如何真正抵御這種病毒微生物？
通過一系列實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)Cas13可以通過阻斷細(xì)菌來幫助細(xì)菌。也就是說，這種酶會切斷宿主RNA的一部分，讓細(xì)菌進入休眠狀態(tài)——微生物保持存活但不生長的休眠狀態(tài)。Meeske說，這種策略非常有效，因為病毒需要宿主RNA來復(fù)制。
“噬菌體是寄生蟲：它們沒有傳播所需的所有元素，所以它們依賴于宿主，”他解釋說?！叭绻拗骷?xì)胞不制造這些元素，那么噬菌體就無法繁殖。”
無法逃脫
研究人員還發(fā)現(xiàn)，Cas13比其他Cas酶更徹底地殺死病毒。標(biāo)準(zhǔn)的CRISPR-Cas系統(tǒng)具有高度特異性，它可以切割出與精確基因序列相匹配的DNA。雖然這種特異性可能是一種資產(chǎn)，但它也有一個很大的缺點：如果病毒發(fā)生變異，CRISPR無法識別入侵者，噬菌體也無法逃脫。
“如果噬菌體的目標(biāo)序列中存在單點突變，那么Cas通?？床坏讲《?，感染就會成功，”Maraffini說?！暗菍τ贑as13，我們沒有看到任何突變體?！?
研究人員將這種出色的抗病毒能力歸因于這樣一個事實，即細(xì)胞休眠并不針對特定的病毒，而是使任何噬菌體——包括突變體——無法繁殖。雖然不確定的午睡可能看起來不像微生物生活，但Meeske指出，Cas13的真正好處不在于個體水平，而在于細(xì)菌群落的整體水平。
“噬菌體可以轉(zhuǎn)移其基因有效載荷，并且只復(fù)制一次，”他說?！耙虼?，如果他們以不恰當(dāng)?shù)睦碛蓪⒆约旱幕蚪M注射到宿主體內(nèi)，感染就會停止。噬菌體會輸，細(xì)菌會贏。”
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！