为阻止病毒扩散，这些细菌选择了“自杀”

加州大学圣地亚哥医学院的研究人员发现了一种新的免疫系统，可以保护细菌免受噬菌体(专门感染细菌的病毒)的侵害。

含CBASS系统的大肠杆菌被噬菌体感染后，可破坏自身基因组。资料来源:加州大学圣地亚哥分校

资料来源:加州大学圣地亚哥分校

翻译:刘宇航

审校:张二七

加州大学圣地亚哥医学院的研究人员发现了一种新的免疫系统，可以保护细菌免受噬菌体(专门感染细菌的病毒)的侵害。它的独特之处在于它能通过流产感染发挥作用，即被感染的细菌细胞会自我破坏，阻止病毒向其他细胞扩散。该研究论文发表在《分子细胞》杂志上。本文为利用噬菌体甚至人工触发细菌自毁来治疗多药耐药细菌感染提供了新的思路。

该论文的主要作者、圣地亚哥医学院的副教授凯文·科贝特说:“虽然挫折感染不是一个新概念，但它仍然有争议。争论的焦点是被感染的细胞是否会自我毁灭以避免被用作宿主来产生更多的后代噬菌体。从进化的角度来看，单细胞生物这样做是否合乎逻辑仍有争议。然而，如果我们把菌群看作一个整体，而不是多个孤立的细胞，就不难理解细菌的这种行为。”

科尔贝特的实验室并不总是关注细菌。他们主要研究哺乳动物细胞如何分裂产生精子和卵子，这一过程称为减数分裂。对减数分裂特别感兴趣的一个方面是一个叫做HORMA的特殊蛋白质家族如何在这个过程中帮助维持基因组的稳定性。然而，科贝特在2015年开始对细菌感兴趣，当时美国国家卫生研究院的生物信息学专家预测，一些细菌也可能产生HORMA蛋白，这些蛋白可能与新的免疫系统有关。

“我做基础研究，对进化过程中蛋白质和信号通路之间意想不到的联系非常感兴趣，”科贝特说。"所以我想知道这些蛋白质在细菌中扮演什么角色？"他还是路德维希癌症研究中心圣地亚哥研究所的访问科学家。

科尔贝特的研究小组对近75000种细菌的基因组进行了测序，发现其中10%的细菌有新的免疫系统。后来，他的团队将该系统(现在称为CBASS)复制到对噬菌体敏感的大肠杆菌菌株中。科贝特说，“我们很高兴地发现，CBASS几乎赋予大肠杆菌对噬菌体的绝对免疫力。”

经过深入研究，研究小组揭示了许多关于CBASS防御系统的生化和结构细节。他们发现该系统需要多种蛋白质协同工作:首先，HORMA蛋白质感知噬菌体感染，然后刺激下游蛋白质合成第二个信号分子。这种分子激活一种核酸酶，该核酸酶破坏细菌自身的基因组并杀死细胞，防止噬菌体复制和其他细菌的感染。

近一个世纪后，科学家开始重新探索使用噬菌体治疗多药耐药细菌感染的可能性。Corbett认为，许多研究噬菌体疗法的研究人员可能能够通过微调噬菌体使噬菌体疗法更有效，以避免细菌免疫系统的这种新机制。

他还说:“另一方面，如果我们找到一种用药物激活免疫系统的方法，我们也许能够杀死含有CBASS的细菌。然而，这需要我们对该系统有足够的了解。”

但是科贝特说，第一个问题是理解CBASS系统的多样性。他说，“我们只研究了6000多种不同的CBASS系统中的一种。然而，正如我们的系统有不同的核酸酶一样，每个CBASS系统也编码不同的感染传感器、信号蛋白和效应蛋白。了解这些不同的成分是如何协同工作的，以及细菌是如何在它们的发育过程中整合这些成分的，将使我们能够更全面地了解它们是如何工作的，以及如何进行人工干预。”

原始链接:

https://phys . org/news/2020-0team-细菌-自毁-病毒-感染. html

原标题:为了防止病毒的传播，这些细菌选择了自我毁灭。