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351个噬菌体基因组!《自然》发现新的Cas蛋白

来源:中检健康 编辑:中检健康 时间:2020-02-13
科学家们发现了数百种异常大的,能杀死细菌的病毒,它们通常具有与生物体相关的功能,从而模糊了生物体与病毒之间的界线。

加州大学伯克利分校的研究人员通过搜寻庞大的DNA数据库,发现了这些巨大的噬菌体,这些数据库是从近30种不同的地球环境中产生的,这些DNA来自从早产儿和孕妇的肠道到藏族温泉,海洋,湖泊和深层地下等多个地方。

研究人员总共确定了351种不同的巨大噬菌体,它们的基因组比捕食单细胞细菌的病毒的平均基因组大四倍或更多倍。

其中有迄今为止最大的噬菌体:其基因组长735,000个碱基对,比平均噬菌体大近15倍。这个最大的已知噬菌体基因组比许多细菌的基因组大得多。

这些发现公布在Nature杂志上。

文章通讯作者,加州大学伯克利分校Jill Banfield说:“我们正在探索地球的微生物群,有时会出现意想不到的事情。这些细菌病毒是生物学,复制实体的一部分,对此我们知道的很少。”

具有讽刺意味的是,在这些巨大的噬菌体所环绕的DNA中,是细菌用来对抗病毒的CRISPR系统的一部分。一旦这些噬菌体将其DNA注入细菌中,病毒CRISPR系统就会增强宿主细菌的CRISPR系统,可能主要针对其他病毒。

“这些噬菌体如何重新利用我们认为是细菌或古细菌的系统,使其自身从这些竞争中收益,促进这些病毒之间的战斗,这令人着迷。”

新的Cas蛋白

一种巨大的噬菌体还能够制造类似于Cas9的蛋白质,该蛋白质是革命性工具CRISPR-Cas9的组成部分,研究小组将这种微小的蛋白质称为CasØ,因为希腊字母Ø通常被用来表示噬菌体。

Sachdeva说:“在这些巨大的噬菌体中,寻找基因组工程新工具的潜力很大。” “我们发现的许多基因都是未知的,它们没有假定的功能,可能是工业,医学或农业应用中新蛋白质的来源。”

除了为噬菌体和细菌之间的持续战争提供新的见解之外,新发现还对人类疾病产生影响。通常,病毒在细胞之间携带基因,包括赋予抗生素抗性的基因。而且由于噬菌体会在细菌和古生菌生活的任何地方(包括人类肠道微生物组)发生,因此它们可以将破坏性基因带入定居人类的细菌中。

“某些疾病是由噬菌体间接引起的,因为噬菌体会绕过与发病机理和抗生素抗性有关的基因。基因组越大,围绕这些基因的移动能力就越大,并且能够将不良基因传递给人类微生物群中细菌的可能性就越高。”

(生物通)
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