细菌使用多种防御策略来抵御病毒感染,其中一些系统已经产生了突破性的技术,例如基于CRISPR的基因编辑。科学家预测,在微生物世界中还有更多的抗病毒武器有待发现。由麻省理工学院博德研究所和哈佛大学以及麻省理工大学麦戈文大脑研究所的研究人员领导的一个团队已经发现并表征了其中一个未开发的微生物防御系统。他们发现,细菌和古细菌(统称为原核生物)中的某些蛋白质以惊人的直接方式检测病毒,识别病毒的关键部分,并导致单细胞有机体自杀以抑制微生物群落中的感染。这项研究是首次在原核生物中发现这种机制,并表明所有三个生命领域的生物-细菌、古细菌和真核生物(包括植物和动物)-都使用保守病毒蛋白的模式识别来抵御病原体。
在人类和植物中,STAND ATP酶蛋白通过识别病原体自身或细胞对感染的反应中的模式来对抗感染。在这项新的研究中,研究人员想知道这些蛋白质在原核生物中是否以同样的方式抵御感染。研究小组从早期的研究中选择了一些独立的ATP酶基因,将它们传递给细菌细胞,并用噬菌体病毒攻击这些细胞。细胞经历了剧烈的防御反应并存活下来。科学家们接下来想知道噬菌体的哪一部分触发了这种反应,所以他们一次一个地将病毒基因传递给细菌。这些病毒蛋白中的每一种都激活不同的STAND ATP酶以保护细胞。这一发现令人震惊,史无前例。大多数已知的细菌防御系统通过感应病毒DNA或RNA或感染引起的细胞压力来工作。相反,这些细菌蛋白直接感应病毒的关键部分。
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