美国纽约洛克菲勒大学通过环境DNA文库发现新抗噬菌体防御系统

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关键词：

来源：

Nature

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来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07329-9

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：

2024-04-17

摘要：

2024年4月17日，美国纽约洛克菲勒大学细菌学实验室Luciano A Marraffini团队在Nature发表题为DNA glycosylases provide antiviral defence in prokaryotes的研究论文。细菌已经进化出多种防御系统来对抗噬菌体的捕食。尽管可以通过生物信息学工具识别抗噬菌体免疫基因，但新系统的发现受限于现有的原核生物序列数据。为了克服这一限制，研究者们使用了一种土壤元基因组DNA库，通过感染大肠杆菌来筛选携带保护性基因的克隆，并鉴定了一种DNA糖基化酶Brig1，能够从T4噬菌体基因组中切除α-葡萄糖基化的羟甲基胞嘧啶（α-glucosyl-hmC）核苷酸，产生无碱基位点，从而抑制病毒复制。在多个噬菌体防御位点中发现了提供对T-even噬菌体免疫的Brig1同源物，这些位点分布在不同细菌分支中。本研究突出了筛选未测序DNA的好处，并揭示了原核生物DNA糖基化酶在细菌与噬菌体军备竞赛中的重要作用。通过一系列的实验，包括噬菌体吸附试验、定量PCR分析、下一代测序等，研究者们证明了Brig1能够抑制T4噬菌体的DNA复制，并且这种抑制作用是特异性的。Brig1通过识别并切除病毒DNA中的α-glucosyl-hmC核苷酸来提供防御，这一过程可能通过阻碍噬菌体转录和/或复制，或导致DNA链断裂和DNA-蛋白质交联来实现。研究者们还发现了Brig1的多个同源物，并发现它们也提供对T4和T6噬菌体的免疫。Brig1及其同源物的发现为理解细菌如何通过DNA糖基化酶来防御噬菌体提供了新的视角，并可能对开发新的抗噬菌体策略具有重要意义。总之这篇文章提供了对原核生物中抗病毒防御机制的深入理解，并展示了通过筛选环境DNA来发现新的抗噬菌体防御系统的有效方法。