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《向烨课题组研究揭示丝状噬菌体组装新机制》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2023-09-09

  •     2023年9月5日，清华大学医学院长聘副教授，北京生物结构前沿研究中心研究员，山西医科大学-清华大学前沿医学研究中心研究员向烨课题组在《自然-通讯》（Nature communications）杂志在线发表了题为"Cryo-EM structure of a bacteriophage M13 mini variant"（噬菌体 M13迷你变异体的冷冻电镜结构）的研究论文，报道了噬菌体M13一个迷你粒子的衣壳及内部ssDNA基因组结构，该研究提供了丝状噬菌体组装的全新分子机制。

        为了确定M13迷你噬菌体内部 ssDNA 基因组的结构，研究使用非对称重构方法对衣壳内部ssDNA进行结构分析，发现ssDNA具有右手双螺旋结构。通过比较螺旋参数，M13迷你噬菌体内部 ssDNA 基因组的螺旋结构与A型dsDNA类似。这是研究者首次直接观测到丝状噬菌体环状ssDNA结构。进一步分析发现衣壳内表面带正电荷残基的非对称构象对于稳定内部ssDNA结构起到关键作用。



    编译来源：https://mp.weixin.qq.com/s/FRvMw1J0tUk32CFbJOnSwA

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41151-7
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  • 《Nature：揭示噬菌体克服细菌免疫防御新机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2022-11-14
    • 我们习惯于认为免疫系统是一个独立的实体，几乎是一个独立的器官，但事实要复杂得多。近年来的突破表明单个细菌细胞拥有自己的自主、先天免疫系统，能够识别、定位和处理入侵者。 在一项新的研究中，来自以色列魏茨曼科学研究所、美国丹娜法伯癌症研究院和哈佛医学院的研究人员揭示了病毒克服细菌细胞免疫系统的方式以及这一过程中固有的一种神秘信号分子的化学成分。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“Viruses inhibit TIR gcADPR signalling to overcome bacterial defence”。论文通讯作者为魏茨曼科学研究所分子遗传学系的Rotem Sorek博士和丹娜法伯癌症研究院的Philip J. Kranzusch博士。 导致细菌细胞提高它们的免疫防御的病毒被称为噬菌体。噬菌体的工作方式是将它们的DNA注入细菌，操纵细菌细胞将它们复制数十次。接着，新产生的噬菌体杀死了细菌，让它们爆裂，去猎杀附近的其他细菌细胞。然而，细菌并非毫无防备，它们采用了自主免疫系统来对抗这种威胁。 Sorek实验室以前的研究已表明，一种叫做TIR的免疫蛋白片段负责识别噬菌体入侵，一旦检测到噬菌体，TIR就会产生一种神秘的信号分子来触发免疫反应。TIR最初是在植物和动物的免疫系统中发现的，但是Sorek及其研究团队能够证实细菌中也存在类似的机制。然而，这个神秘的信号分子仍然没有被发现。 在这项新的研究中，Sorek团队发现了噬菌体如何能够克服TIR免疫。当研究一组非常相似的噬菌体时，他们吃惊地发现，虽然TIR免疫确实免受其中的一些噬菌体感染，但是其他噬菌体却被证明是胜利者，并成功杀死了细菌。在研究这些胜利的噬菌体时，他们发现它们包含一个特殊的基因，它所编码的蛋白中和TIR免疫，从而使这些噬菌体占据了上风。 当这些作者探究这种如今称为Tad1的蛋白时，他们发现该蛋白在TIR产生这种信号分子后立即捕获了该信号分子。Sorek说，“就好像该蛋白迅速吞下了这种信号分子，不让免疫系统看到它哪怕一丝一毫。这种免疫规避机制从未在任何已知的病毒中出现过。” 这些作者随后意识到，如果这种信号分子被锁在这种噬菌体蛋白内，他们也许能够通过查看这种蛋白的结构来“看到”它。他们能够通过晶体学确定这种信号分子的空间结构和化学成分。 Sorek喃喃自语，“我们寻找这种神秘的信号分子已经好几年了。具有讽刺意味的是，如果没有噬菌体的协助，我们不可能找到它。我们发现了一种新的方式，通过这种方式病毒可以使依赖信号分子的免疫系统失去活性。这种免疫系统并不是细菌独有的---它们存在于植物和人类的细胞中。” 了解噬菌体如何能够适应和进化可能有助于我们更好地对抗细菌免疫系统。Sorek说，“如果感染我们身体的病毒使用与我们在噬菌体中发现的Tad1完全相同的机制，我们将不会感到吃惊。”如果是这样的话，那么它可能会对我们保护自己不受那些诡计多端的病毒侵害的能力产生直接影响。 参考资料： Azita Leavitt et al. Viruses inhibit TIR gcADPR signaling to overcome bacterial defense, Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05375-9.
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  • 《Nat Commun：噬菌体杀伤细菌的新机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-08-05
    • 近日，莫纳什大学（Monash University）的一项研究合作取得了令人振奋的发现，最终可能会导致抵抗耐药细菌感染的针对性治疗。 该研究由莫纳什生物医学发现研究所的副教授FasséliCoulibaly和Trevor Lithgow教授领导，并发表在《Nature Communications》杂志上。它描述了使用高分辨率成像来揭示噬菌体如何攻击和杀死伤寒沙门氏菌的，从而使科学家们对如何将其用于正在进行的抗微生物耐药性（AMR）斗争有了新的认识。 该研究是莫纳什生物医学发现研究所（BDI），莫纳什大学AMR影响中心和剑桥大学的研究人员之间的合作。 他们看到的是噬菌体在组装其颗粒的主要成分时产生的令人难以置信的“编排”：一个充满病毒DNA的头部和一个用于感染细菌的尾巴。 “我们在复杂的舞蹈设计中看到了粒子的构造元素是如何互锁的。在分子水平上，手臂向外摆动并彼此卷曲，形成了一条连续的链条，支撑着噬菌体的头部。这种坚硬的链甲为噬菌体的DNA提供了进一步的保护。令人惊讶的是，另一方面，尾巴仍保持了柔韧性。它能够弯曲而不会断裂，因为它捕获了细菌，并最终向噬菌体DNA注入了细菌。” 噬菌体是感染细菌的一类病毒，每种噬菌体都针对其可以杀死的细菌种类。可以将噬菌体纯化至FDA批准的水平，以治疗患有细菌感染的人，并且在美国，欧洲以及最近在澳大利亚都有成功的证明。 在莫纳什大学，研究者们正在努力解决这些问题，从而开发用于治疗细菌感染的新型“噬菌体疗法”所需的噬菌体类型。 Lithgow教授说：“这项发现将帮助我们克服噬菌体疗法中最关键的障碍，即了解噬菌体的工作原理，以便提前预测并准确选择每种患者感染的最佳噬菌体。” 抗菌素耐药性（AMR）是对全球健康，粮食安全和经济发展的最大威胁之一。“它可以帮助将噬菌体疗法转变为更广泛的临床用途。”
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