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加州大學研究發現:細菌以自殺機製抵抗噬菌體(圖)

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(UC San Diego Health Sciences)

加州大學聖地亞哥醫學院的研究人員發現,細菌通過摧毀自身基因組的方式,阻止感染源在它們群體中的傳播。

本月初發表在《分子細胞》(Molecular
Cell)期刊上的研究,為對付抗藥菌提供新的信息,以調整噬菌體治療方案,或者開發刺激細菌自殺的新治療方案。

這份研究的主要作者生物醫學副教授科貝特(Kevin
Corbett):“細菌自殺抵抗感染的機製一直存在爭議,人們不理解為什麽單細胞生物會這麽做。如果我們把細菌看成一個合作群體,而不是一個個單獨的個體,這就合理了。”

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科貝特的研究組在之前研究細胞分裂產生精細胞和卵細胞的過程中,特別在研究一種HORMA蛋白。這種蛋白在細胞分裂過程中維持基因組的穩定。後來2015年國立衛生院(NIH)一份研究提到,一些細菌可能也產生這種蛋白,起到免疫的作用。這引起了他們的興趣。

“HORMA蛋白在細菌中究竟起何作用?”科貝特很想知道答案。

在已測序的7.5萬種細菌中,科貝特說,其中約10%具有這種新發現的防禦係統。科貝特研究組將這種係統克隆,稱為CBASS係統,植入一種實驗用的大腸杆菌(E.
coli)菌株。這種菌株對噬菌體毫無抵抗力。“我們驚訝地發現,CBASS提供了近乎百分百的噬菌體免疫能力。”科貝特說。

進一步研究發現,HORMA蛋白感應到被噬菌體感染後將激發產生另一種蛋白,結合組成一種信使分子。這種分子激活一種核酸酶,摧毀細菌自身的基因組,相當於自殺,這阻止了噬菌體複製和感染其它細菌。

科貝特說,如果能找到激活這種係統的藥物,就有辦法讓帶有CBASS係統的細菌自殺。接下來他們需要進一步了解CBASS係統的種類。

“我們已經研究了6000多種各不相同的CBASS係統,每一種都有各自獨特的感染感應器、信號蛋白和核酸酶。明確這些組合確切的協作方式,才能找到最佳的幹預方法。”

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