多篇文章提出研究新热点：“隐藏”基因能导致细菌细胞分解

时间：2021-02-08 00:00:00 来源：网络整理

德克萨斯A&M大学噬菌体技术中心的一项研究表明，噬菌体中的“隐藏”基因将成为新型人类健康抗生素开发的关键。

这一研究已经公布在Nature Communications，Current Science Daily上，同时最近的Nature Research Microbiology Community博客文章中也进行了报道。

噬菌体技术中心主任Ryland Young博士说：“人们对噬菌体及其作为对抗病原细菌的抗菌剂的潜力越来越感兴趣。” “这在很大程度上是由于噬菌体的‘裂解基因’能导致细菌宿主细胞分解。”

大多数噬菌体会导致其宿主细胞破裂，这一过程称为裂解。它们还释放新的“后代”噬菌体病毒体，这些病毒体在遗传和结构上均与亲本病毒相同。

Young说：“小噬菌体，例如这项研究所关注的噬菌体，会产生一种导致宿主裂解的蛋白质。这种病毒产生一种‘protein antibiotic’，以类似于青霉素的抗生素的方式引起裂解，也就是通过破坏细胞壁生物合成的多阶段过程。当被感染的细胞试图分裂时，它会爆炸，因为它不能产生子细胞之间的新细胞壁。”

他说，因此这些小的裂解蛋白可以成为一类新型抗生素的模型。

这项研究分析的是leviviruses的裂解基因，该噬菌体仅包含三至四个基因的小单链RNA基因组。Sgl是已知的leviviruses基因之一，代表“单基因裂解”，Sgl可以编码一种诱导细菌细胞分解的蛋白质。

许多leviviruses含有Sgl基因，但它们很小，种类繁多并且可以嵌入其他基因中，因此对于研究人员来说，它们像是“隐藏”了一样。

博士后研究Karthik Chamakura博士说：“我们想在单链RNA噬菌体中发现这些‘隐藏’的裂解基因，并了解它们的结构，以及如何开发新型更有效的抗生素。我们还想研究如何识别细菌中的某些分子靶标，并将其用于抗生素开发。”

在这项研究中，研究人员能够鉴定出35种独特的Sgls，它们对大肠杆菌产生了裂解或破坏作用。研究小组还确定，这些Sgl中的每一个都可能代表了宿主细胞裂解的独特机制。

Chamakura还指出，先前的研究表明已知的单链RNA噬菌体具有很高的突变率。

他解释说：“高突变率使这些噬菌体能够感染新的细菌。为了逃避新宿主，噬菌体必须改变现有的Sgl基因或进化出新的Sgl。尽管基因组RNA的总长度非常短，这些噬菌体仍可以编码两个或多个Sgl用于破坏多个细菌宿主的裂解活性。”

此外，该研究还发现大部分Sgls都是在噬菌体复制蛋白或Rep的基因内起源和进化的。

“在Rep基因内发现了倾斜的比例——35个Sgl或Sgl候选基因中有22个。在各自的Rep序列上覆盖Sgl基因的位置表明，大多数Sgl基因在Rep的保守性较低的区域内进化。这可能意味着其基因组中差异较大的区域，例如Rep基因，可能是‘热点’，促进Sgl的发展。”

他说，这项研究对基因组的检查还显示，密切相关的噬菌体显示了从头基因进化的重要证据。

（生物通）

原文标题：

Karthik R. Chamakura, Jennifer S. Tran, Chandler O’Leary, Hannah G. Lisciandro, Sophia F. Antillon, Kameron D. Garza, Elizabeth Tran, Lorna Min, Ry Young. Rapid de novo evolution of lysis genes in single-stranded RNA phages. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-19860-0

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