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研究表明细菌利用病毒来识别自己。

发布于:2019-04-25 16:11来源:dede58.com 点击:

利用传统上被认为是敌人的病毒,通常在我们肠道内定居的细菌细胞可以与其他细菌物种区分开来。 研究人员在4月16日的《细胞报导》杂志上报道说,一些细菌使用病毒(我。e。噬菌体),感染它们以识别自己,从而表现出更强的适应性,并拒绝缺乏这种适应性的竞争对手。

研究表明 细菌利用病毒进行自我识别

这是细胞通过使用病毒与竞争对手区分开来的第一个证据。这意味着我们应该重新评估病毒与其细胞宿主之间的关系,因为病毒感染有时会带来好处。“

宾夕法尼亚州立大学的托马斯·伍德是这项研究的资深作者之一

这项研究的想法始于伍德和他的团队注意到不同大肠杆菌K-12菌株之间形成的分界线,而不是相同克隆之间的分界线,因为它们在彼此周围游动。为了研究其潜在机制,宾夕法尼亚州立大学第一作者宋素妍和中国科学院联合高级研究作者王晓雪筛选了4296个单基因完整大肠杆菌K-12文库的游泳行为。击倒。

他们发现分界线完全消失了,因为只有一个突变影响了噬菌体复制所需的一些基因。结果表明噬菌体相关蛋白负责细菌的自我鉴定。

与这个想法一致,研究人员发现大肠杆菌K-12菌株的分界线也被消除了。该菌株缺乏已经整合到细菌染色体的所有九种神秘的前体噬菌体基因组,但不会形成活性噬菌体颗粒或破坏(“裂解”)它们的宿主细胞。特别是,其他实验表明分界线需要隐性原噬菌体CPS-53和YfdM,它的蛋白质之一。

由于CPS-53在细胞裂解和噬菌体颗粒生产中基本无活性,研究人员怀疑分界线是由不同活性噬菌体引起的细胞裂解形成的。他们发现,将含有活性裂解噬菌体SW1至YfdM的细菌细胞暴露在外,会刺激噬菌体颗粒的产生并导致细胞裂解,主要是那些缺乏SW1的细胞。YfdM或噬菌体颗粒浓度越高,细菌细胞之间的边界越厚。结果表明,YfdM利用宿主的秘密原噬菌体蛋白CPS-53繁殖SW1,从而控制分界线的形成。

“大肠杆菌利用其宿敌的工具。它被困在染色体上,与这种新病毒SW1一起工作。它主要呆在牢房外面,在牢房里冲浪,”伍德说。“因此,细菌细胞正在使用一种新的病毒SW1来对抗它的竞争对手,并使用一种几百万年前攻击该病毒的蛋白质。”

这种策略显然对宿主细胞有益,宿主细胞抵抗缺乏SW1的其他菌株,并且当被来自其他菌株的噬菌体颗粒攻击时显示出生长优势。伍德说:“当细胞寻找食物时,一种新的病毒SW1和一种旧的病毒蛋白YfdM被用作工具——所有的细菌通常都在挨饿。”。“基本的想法是,携带病毒SW1的细胞没有像以前从未见过病毒SW1那样被杀死。因此,携带病毒SW1的细胞比缺乏病毒的细胞更合适。“

这种新发现的自我识别机制允许细菌形成社会群体并与亲属合作,同时在可能对营养、毒性、保护、群体感应和生物膜形成很重要的行为中与非亲属对抗。伍德说:“细菌通常被认为是独居的,但事实上它们可以群居觅食。”。“为了成为一个群体,他们必须能够将自己与其他细菌区分开来。在社交活动中,当细菌细胞交流时,它们分泌化学信号进行交流。现在,我们展示了细胞利用病毒将它们与相关细菌区分开来。”

在未来的研究中,研究人员计划研究SW1如何避免攻击其宿主细胞,并主要杀死缺乏病毒的细菌。最后,了解细胞如何竞争可能对模拟自然和使用细菌的合成生物应用有用。“此外,如果我们更好地理解病毒如何选择攻击哪些细胞,我们也许能够更好地利用病毒来对抗细菌感染。"