武大首获全新DNA单链磷硫酰化修饰系统

脱氧核糖核酸单链硫代磷酸修饰-诱导修饰限制系统的工作机制

近日，武汉大学药学院王连荣教授课题组在《自然微生物学》在线发表了细菌DNA硫代磷酸酯领域的最新研究成果，首次揭示了一种全新的硫代磷酸酯限制性修饰系统——DNA单链硫代磷酸酯修饰的Ssp系统，并分析了诱导基因组修饰抗噬菌体系统的分子机制。

细菌硫代磷酸限制修饰系统是细菌抵抗外源DNA的细胞防御机制。它由修饰蛋白DndABCDE和限制性蛋白DndFGH组成，广泛分布于细菌中。

研究人员从探索海洋弧菌的高频率单链硫代磷酸修饰开始，通过比较基因组学和细菌分子遗传学的手段，鉴定出以SspABCD为修饰部分，SspE为限制部分的单链硫代磷酸限制性修饰系统。

研究人员称，Ssp系统的修饰和限制部分与之前发现的磷酸硫酰化Dnd系统非常不同，后者赋予宿主抑制噬菌体入侵的能力。此外，通过揭示SspB蛋白的DNA断裂酶活性和SspE的硫代磷酸修饰诱导的NTP水解酶活性，研究人员还分析了DNA的硫代磷酸修饰与系统两部分功能限制之间的偶联的分子机制。

SspABCD被用作修饰蛋白，在宿主基因组DNA上产生硫代磷酸修饰。SspE作为限制性片段，诱导基因组DNA的硫代磷酸修饰，从而将宿主本身与外源遗传物质区分开来，并利用其核酸酶活性对入侵噬菌体的DNA进行大规模切割，从而抑制噬菌体的复制和繁殖。

研究人员说，新的修饰基因和Ssp系统的修饰机制，以及感知硫代磷酸酯修饰的独特防御模式，是完全新的系统，独立于传统的Dnd和其他以前的限制修饰。该研究侧重于新基因簇的关键成果、新蛋白质功能的鉴定和新诱导修饰防御系统的分析，开辟了硫代磷酸修饰和细菌防御系统研究的新领域。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41564-020-0700-6