《Science | DdmDE防御系统消除质粒的分子机制》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-07-19
  • 2024年7月13日, 苏黎世大学等机构的研究人员在Science发表题为Molecular mechanism of plasmid elimination by the DdmDE defense system的文章。

    第七次流行的霍乱弧菌菌株含有两个致病性岛,分别编码 DNA 防御模块 DdmABC 和 DdmDE。

    该研究利用低温电子显微镜确定了 DdmDE 防御质粒的机理基础。螺旋酶核酸酶 DdmD 采用自抑制二聚体结构。原核生物的Argonaute蛋白DdmE利用DNA导向器靶向质粒DNA。经体内突变研究验证的 DdmDE 复合物结构表明,DdmE 与 DNA 结合会触发 DdmD 二聚体的解体,并将单体 DdmD 加载到非目标 DNA 链上。体外研究表明,DdmD 沿 5′-3′方向转运,同时部分降解质粒 DNA。这些发现为 DdmDE 系统消除质粒的机制提供了重要启示。

相关报告
  • 《解析棉铃虫效应子PPI5调控植物防御的分子机制》

    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-28
    •     棉花是重要的战略物资,我国棉花种植业产值1500亿,棉纺织全产业链1.2万亿,是我国的支柱产业之一。棉花常年种植面积4500万亩,87%的面积在新疆,涉及4000多万人就业,对边疆稳定、经济发展意义重大。棉花虫害多达30余种,常年造成200亿元以上的经济损失。棉铃虫是一种广泛分布的多食性害虫。由于它的杂食性、迁徙力和高繁殖力,棉铃虫已经入侵了亚洲、非洲和欧洲等多个国家。这种昆虫能够以100多种不同的植物为食,对作物造成重大经济损失,估计价值超过20亿美元。Bt抗虫棉部分实现对棉铃虫的防控,但Bt抗性逐渐下降,次级害虫上升为主要害虫,至今没有有效的控制办法。我国抗虫棉研发滞后,主要原因是缺乏突破性抗虫基因以及遗传工程技术创新不足。阐明棉花抗虫机制发掘新基因、开发基因工程新工具具有重要意义,是我国抗虫棉升级的必由途径。     2024年10月1日,华中农业大学棉花遗传改良团队在Advanced Science杂志在线发表了题为“Cotton bollworm (H. armigera) effector PPI5 targets FKBP17-2 to inhibit ER immunity and JA/SA responses, enhancing insect feeding”的研究论文,文章解析了棉铃虫效应子PPI5靶向FKBP17-2抑制内质网免疫和JA/SA响应,促进昆虫取食的分子机制。     本研究收集了以棉花叶片为食的棉铃虫的口腔分泌物(OSs),并进行了蛋白质组学分析,共筛选出19个候选基因。利用烟草瞬时表达系统筛选到一个候选基因,PPI5诱导了烟草叶片细胞的坏死反应。进一步实验发现PPI5诱导的细胞死亡不依赖于与PTI和ETI相关的介导细胞死亡的途径。酵母信号肽实验、蛋白涂抹实验、全量免疫组化实验进一步证明了PPI5分泌到植物中干扰植物的防御反应。在烟草和棉花异源表达PPI5不仅增加了烟草和棉花对棉铃虫的易感性,还抑制了棉花和烟草的JA、SA响应。为了探究PPI5对棉花和烟草激素水平的调控作用,团队用PPI5做诱饵进行酵母文库筛选。Y2H, LCI, BIFC和Pulldown实验证明PPI5与GhFKBP17-2直接互作。进一步实验发现,PPI5与GhFKBP17-2共定位在内质网上且PPI5直接抑制GhFKBP17-2的PPIase酶活和内质网介导的植物免疫。 最后,CRISPR/Cas9敲除突变体(CR-GhFKBP17-1/3)、VIGS材料 (TRV: GhFKBP17-2)和过表达系(OE -GhFKBP17-1/3)在温室和田间的昆虫生物测定实验共同表明GhFKBP17-2在棉铃虫侵染中正向调节内质网(ER)应激介导的植物免疫。     综上,团队解析了PPI5和GhFKBP17-2在调节植物防御反应和敏感性的互作模型。昆虫摄食会诱导食草动物相关分子模式(HAMP),从而激活内质网(ER)定位蛋白 FKBP17-2。这种激活会触发ER中的未折叠蛋白反应(UPR),从而诱导ER应激,最终导致细胞程序性死(PCD)。此外,棉铃虫的口腔分泌蛋白 PPI5 通过取食造成的机械伤口进入植物体内。一方面,PPI5 与 GhFKBP17-2 相互作用,抑制蛋白质的表达和 PPIase 的活性,从而抑制 ER 应激介导的植物免疫。另一方面,PPI5 还能抑制 JA 和 SA 的防御反应。PPI5 介导的植物免疫抑制可能会使植物更容易受到棉铃虫的入侵,从而改善棉铃虫的取食和发育。
  • 《美国土安全部计划启动新的生物防御系统》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
    • 发布时间:2019-03-28
    • Los Angeles Times网站2月15日报道,《泰晤士报》一项调查发现,美国特朗普政府正悄悄采取行动,用同样存在严重缺陷的技术来取代“生物监测计划”(BioWatch)。 美国国土安全部助理部长James F. McDonnell表示,第一台新设备已在2018年12月份未经公开的情况下安装,其他设备正在美国另外11个地点安装,其目标是“在未来几年内取代BioWatch”。这个名为“BioDetection 21”的新系统将比BioWatch更快、更可靠。McDonnell指出,希望到2025年能够投放多达9000个新的探测设备。但据科学专家和官方文件显示,2018年在一处陆军基地进行的测试,以及在以往的军事行动中使用这种探测装置,发现它们在检测可能在攻击中使用的细菌、病毒或毒素方面存在严重问题。 BioWatch是一种检测空气中炭疽孢子或其他传染性病原体攻击的国家系统,该系统存在诸多问题。2001年9/11恐怖袭击后美国匆忙安装BioWatch系统,目的是在炭疽、天花或其他致命病原体蓄意传播的情况下,提供快速、可靠的预警系统。当局随后可以采用抗生素、疫苗、隔离措施或其他紧急措施来减少伤亡。然而,BioWatch在洛杉矶、帕萨迪纳和圣地亚哥等地制造了大量具有破坏性的虚假警报,科学家们警告称,这个耗资16亿美元的系统并不可靠。 新系统将依靠所谓的触发装置,利用荧光识别空气中潜在的危险生物物质。一旦这些设备触发警报,官员们将使用手持设备进行确认。但2018年秋天,国土安全部科学人员在撰写的一份长篇报告中警告称,触发装置往往无法区分致命病原体和空气中的花粉或纸屑,从而增加了误报的可能性。该报告还显示,2018年测试的四个触发装置未能检测出微小的、未结块的炭疽孢子。专家表示,恐怖分子或国家资助的生物武器项目可能会产生这种孢子。此外,在168次试验中,触发器仅在8次试验中正确检测到病毒材料的小颗粒(模拟天花或其他可制成武器的致命病毒),成功率不到5%。由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室发布的一份报告显示,该调查结果与国土安全部早先对触发器的评估一致。美国疾病预防控制中心的微生物学家Stephen A. Morse表示,这项技术还没有发展到可以有效替代BioWatch的程度,触发装置“检测不到小粒径、低浓度的颗粒”,不能可靠地检测粉末状炭疽孢子和引发兔热病的少量细菌。这份新报告还建议不要使用被称为“生物识别器”(biological identifiers)的手持设备来确认或消除BioDetection 21系统的触发警报。在没有额外花时间在实验室通过基因检测核实攻击的情况下,官员不会下令疏散或做出其他重大应急响应。