华盛顿大学发现链霉菌抗菌蛋白复合物新机制

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关键词：

来源：

Nature

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来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07298-z

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，华盛顿大学David Veesler和Joseph D Mougous团队在Nature发表题为“Streptomyces umbrella toxin particles block hyphal growth of competing species”的研究论文。研究发现除了小分子抗生素，链霉菌还能产生和分泌含有大的、多态毒素蛋白的抗菌蛋白复合体。这些复合体通过冷冻电镜结构分析显示，它们具有一个延伸的柄和一个环状的冠，由毒素重复序列构成，因此被命名为“umbrella particles”（伞状粒子）。链霉菌属色链霉菌编码三种伞状粒子，每种都具有不同的毒素和凝集素组成。这些粒子的结构通过AlphaFold预测和冷冻电镜分析得到解析。研究发现，含有这些毒素的上清液能够特异性地强效抑制筛选出的链霉菌物种的生长。对其中一个目标物种——灰色链霉菌（Streptomyces griseus），抑制作用依赖于单个毒素，并且表现为营养菌丝生长的快速停止。这些数据表明，链霉菌伞状粒子在相关物种的营养菌丝之间介导竞争，这与在生殖生长开始时产生的、作用广泛的小分子抗生素的功能不同。序列分析表明，伞状粒子的这种作用可能不仅限于链霉菌，因为在放线菌门的近1000个物种中都发现了伞状基因座。文章中使用了多种实验技术，包括AlphaFold结构预测、免疫共沉淀-质谱分析（IP-MS）、冷冻电镜（cryo-EM）和生物信息学分析。这项研究发现链霉菌产生的抗菌蛋白复合物能够选择性地抑制相关物种的菌丝生长，这一功能与其所知的小分子抗生素有所不同。这对于开发新型抗菌剂，解决耐药性问题具有重要意义。