細(xì)菌采取威脅病毒的RNA杯子射擊
來自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校,斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院和另外兩所研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),細(xì)菌具有一種能夠利用新發(fā)現(xiàn)的核糖核酸(RNA)機(jī)制識別和破壞危險(xiǎn)病毒的系統(tǒng)。它類似于捕獲外源DNA的CRISPR / Cas系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)可能會導(dǎo)致更好的方法來阻止殺死農(nóng)作物的病毒,并干擾乳制品和酸奶等乳制品的生產(chǎn)。
該研究于2月25日在線發(fā)表在“ 科學(xué) ”雜志上。RNA和DNA都對生命至關(guān)重要。在人類和許多其他生物中,DNA分子充當(dāng)身體的藍(lán)圖,而RNA分子充當(dāng)建筑工作人員 - 閱讀藍(lán)圖,建立身體和維持生命的功能。該研究小組首次發(fā)現(xiàn),細(xì)菌可以從病毒等入侵者手中奪取一些RNA,并將RNA整合到自己的基因組中,將這些信息用作類似于大頭照的東西。然后他們幫助細(xì)菌識別和破壞未來的危險(xiǎn)病毒。
“這種機(jī)制在細(xì)菌中具有防御作用,”UT奧斯汀細(xì)胞與分子生物學(xué)研究所所長,該論文的共同高級作者Alan Lambowitz說。“你可以想象將它移植到其他生物體中并將其用作一種病毒檢測器。”新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制在細(xì)菌基因組中存儲來自病毒的DNA和RNA杯子。研究人員說,從進(jìn)化的角度來看,這是有道理的,因?yàn)橛行┎《臼腔贒NA的,有些是基于RNA的。
Lambowitz說,作為下一步,研究人員可以研究如何對番茄等作物進(jìn)行基因工程改造,以便他們的每個(gè)細(xì)胞都攜帶這種病毒檢測器。然后,研究人員可以進(jìn)行受控的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),在這些實(shí)驗(yàn)中,他們改變環(huán)境條件,看看這些變化對病原體傳播的影響。
“將這些植物與它們所面臨的環(huán)境相結(jié)合,無論是天然的還是涉及使用除草劑,殺蟲劑或殺菌劑,都可能導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)病原體如何進(jìn)入這些植物以及可能的載體是什么,”Georg Mohr說, UT Austin的研究助理,該論文的共同第一作者。
另一種應(yīng)用可能是乳制品行業(yè),病毒通常會感染產(chǎn)生奶酪和酸奶的細(xì)菌,導(dǎo)致生產(chǎn)過程減慢甚至阻止其完成。目前,預(yù)防感染是復(fù)雜且昂貴的。Lambowitz和Mohr說乳制品細(xì)菌可以被設(shè)計(jì)用于記錄它們的病毒相互作用并防御隨后的感染。
這種基于RNA的防御機(jī)制與先前發(fā)現(xiàn)的稱為CRISPR / Cas的機(jī)制密切相關(guān),其中細(xì)菌捕獲DNA片段并將其存儲為大量射擊。這種方法啟發(fā)了一種新的方式來編輯幾乎任何生物體的基因組,啟動生物研究革命并引發(fā)專利戰(zhàn)爭,但研究人員表示他們預(yù)計(jì)這一新發(fā)現(xiàn)不會在這種基因中發(fā)揮作用 - 編輯。然而,用于將RNA區(qū)段整合到基因組中的酶促機(jī)制是新穎的并且具有潛在的生物技術(shù)應(yīng)用。
研究人員在海洋中常見的一種叫做Marinomonas mediterranea的細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了這種新型的防御機(jī)制。它是一類叫做Gammaproteobacteria的微生物的一部分,其中包括許多人類病原體,如引起霍亂,鼠疫,肺部感染和食物中毒的病原體。
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