哥伦比亚大学揭示细菌逆转录酶防御病毒机制

关键词：

来源：

Nature

来源地址：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09179-5

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-05-28

摘要：

2025 年 5 月 28日，美国蒙大拿州立大学微生物学与细胞生物学系Blake Wiedenheft与美国纽约州纽约市哥伦比亚大学生物化学与分子生物物理学系Samuel H. Sternberg研究团队在Nature发表题为“Protein-primed homopolymer synthesis by an antiviral reverse transcriptase”研究论文。研究团队发现，防御相关逆转录酶（DRT9）系统在病毒感染时能够合成一种特殊的DNA同聚物——多脱氧腺苷酸（poly-dA），这一过程由一个非编码RNA（ncRNA）模板引导，且合成的poly-dA与逆转录酶（RT）蛋白共价结合。研究通过筛选、突变分析、生化实验、冷冻电镜结构解析等方法，揭示了DRT9系统的功能和机制。实验结果显示，DRT9系统能够有效防御多种噬菌体，尤其是Tequatrovirus和Tequintavirus属的噬菌体，防御机制涉及程序性细胞死亡。DRT9系统在噬菌体感染时合成poly-dA，这一过程由RT蛋白的酪氨酸残基启动，且需要ncRNA中的多尿苷酸（poly-U）区域作为模板。冷冻电镜结构显示，DRT9 RT-ncRNA复合体形成六聚体结构，每个RT亚基与ncRNA的特定区域相互作用。DRT9的活性受到噬菌体编码的触发因子和宿主编码的抑制因子的共同调控，噬菌体T5的gp58蛋白能够激活DRT9系统，导致poly-dA积累和细胞死亡，而宿主核酸酶ExoI通常降解poly-dA，但在噬菌体感染时，gp58可能通过与ExoI竞争结合poly-dA的3′末端来阻止其降解。研究不仅扩展了对细菌免疫系统的理解，还揭示了逆转录酶在核酸合成和抗病毒防御中的新功能。