《Science | 噬菌体蛋白改变发育中的精子的长链非编码RNA和DNA,以诱导父系效应致死》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-13
  • 2024年3月7日,宾夕法尼亚州立大学等机构的研究人员在Science上发表了题为Prophage proteins alter long noncoding RNA and DNA of developing sperm to induce a paternal-effect lethality的文章。

    噬菌体蛋白与真核生物大分子相互作用的程度在很大程度上是未知的。

    该研究表明,由内共生体沃尔巴克氏体的噬菌体WO编码的细胞质不相容因子A(CifA)和B(CifB)蛋白在果蝇精子发育过程中改变长链非编码RNA(lncRNA)和DNA,以建立一种称为细胞质不相容性(CI)的父系效应胚胎致死性。CifA 是一种核糖核酸酶 (RNase),可消耗对精子生成的组蛋白到鱼精蛋白转化很重要的精母细胞 lncRNA。CifA 和 CifB 都是脱氧核糖核酸酶 (DNase),可在精子发生晚期增强 DNA 损伤。lncRNA 敲低可增强 CI,诱变将 lncRNA 耗竭和随后的精子染色质完整性变化与胚胎 DNA 损伤和 CI 联系起来。

    因此,噬菌体蛋白在配子发生过程中与真核大分子相互作用,形成共生关系,这对昆虫进化和媒介控制至关重要。

相关报告
  • 《Nature | 噬菌体通过 RNA 和 DNA 结合的螺旋转螺旋蛋白控制抗CRISPR》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-12
    • 2024年7月10日,奥塔哥大学等机构的研究人员在Nature发表题为Phage anti-CRISPR control by an RNA- and DNA-binding helix–turn–helix protein的文章。 在所有生物体中,基因表达的调控都必须根据细胞的需要进行调整,这通常涉及到螺旋-翻转-螺旋(HTH)结构域蛋白。例如,在细菌和噬菌体之间的竞赛中,噬菌体的抗CRISPR(Acr )基因在感染后迅速表达,从而逃避CRISPR-Cas的防御;转录随后被含有HTH结构域的抗CRISPR相关(Aca)蛋白抑制,这可能是为了降低过度表达带来的健康代价。然而,单个 HTH 调节器如何调整抗CRISPR 的产生以应对噬菌体基因组拷贝的增加和Acr mRNA 的积累,目前尚不清楚。 该研究发现调节因子 Aca2 的 HTH 结构域除了通过 DNA 结合抑制 Acr 的转录合成外,还通过结合保守的 RNA 干环和阻断核糖体的进入来抑制 mRNA 的翻译。约 40 kDa Aca2-RNA 复合物的冷冻电子显微镜结构展示了多功能 HTH 结构域如何从 DNA 结合位点特异性地识别 RNA。这些组合调控模式在 Aca2 家族中非常普遍,有助于在噬菌体 DNA 快速复制的情况下抑制 CRISPR-Cas,而不会出现有毒的 Acr 过表达。鉴于含 HTH 域蛋白的普遍性,预计还会有更多的含 HTH 域蛋白通过 DNA 和 RNA 的双重结合进行调控。
  • 《Nature | CRISPR 效应子 Cam1 介导噬菌体防御的膜去极化》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-01-15
    • 2024年1月10日,洛克菲勒大学等机构的研究人员在Nature上发表了题为The CRISPR effector Cam1 mediates membrane depolarization for phage defence的文章。 原核 III 型 CRISPR-Cas 系统使用 CRISPR 相关罗斯曼折叠 (CARF) 蛋白效应子提供对病毒和质粒的免疫力。使用与CRISPR RNA向导互补的序列识别这些入侵者的转录本会导致环状寡腺苷酸第二信使的产生,其结合CARF结构域并触发效应结构域的活性。虽然大多数效应子会降解宿主和入侵者核酸,但预计有些效应子含有没有酶促功能的跨膜螺旋。这些CARF-跨膜螺旋融合蛋白是否以及如何促进III型CRISPR-Cas免疫反应仍未知。 该研究表明了环状寡腺苷酸活化膜蛋白 1 (Cam1) 在 III 型 CRISPR 免疫中的作用。结构和生化分析表明,Cam1二聚体的CARF结构域结合环状四腺苷酸第二信使。在体内,Cam1 定位于膜上,预计形成四聚体跨膜孔,并通过诱导膜去极化和生长停滞来防御病毒感染。这些结果表明,CRISPR免疫并不总是通过核酸的降解起作用,而是通过更广泛的细胞反应来介导。