研究详细介绍了一种常见的细菌防御病毒感染的方法

细菌成功的众多秘密之一是它们能够保护自己免受被称为噬菌体的病毒的感染，噬菌体感染细菌并利用其细胞机制复制自己

技术进步使最近能够鉴定出这些系统中涉及的蛋白质，但科学家们仍在深入研究这些蛋白质的作用。

在一项新的研究中，俄亥俄州立大学的一个团队报告了最常见的抗噬菌体系统之一的分子组装；来自一种名为Gabija的蛋白质家族；据估计，地球上至少8.5%，最高18%的细菌物种都在使用这种细菌

研究人员发现，一种蛋白质似乎有能力抵御噬菌体，但当它与伴侣蛋白质结合时，产生的复合物非常善于剪断入侵噬菌体的基因组，使其无法复制

“我们认为这两种蛋白质需要形成复合物才能在噬菌体预防中发挥作用，但我们也认为单独的一种蛋白质确实具有一定的抗噬菌体功能，”该研究的共同主要作者、俄亥俄州立医学院生物化学和药理学博士后学者沈张飞说。“第二种蛋白质的全部作用需要进一步研究。”研究人员表示，这些发现增加了对微生物进化策略的科学理解，有一天可能转化为生物医学应用

Shen和共同首席作者、博士生Xiaoyuan Yang在资深作者、俄亥俄州立大学生物化学和药理学助理教授傅天民的实验室工作

这项研究于4月16日发表在Nature Structural&；分子生物学

组成这个防御系统的两种蛋白质被称为Gabija A和Gabija B，简称GajA和GajB

研究人员使用冷冻电子显微镜分别测定了GajA和GajB的生物化学结构，以及当两者结合形成由每个蛋白质的四个分子组成的簇时产生的所谓超分子复合物GajAB的生物化学构造

在使用蜡样芽孢杆菌作为模型的实验中，研究人员观察了在噬菌体存在的情况下该复合物的活性，以深入了解防御系统是如何工作的

尽管GajA单独显示出可以使噬菌体DNA失效的活性迹象，但它与GajB形成的复合物在确保噬菌体无法接管细菌细胞方面要有效得多

“这就是神秘的部分，”杨说。“单独的GajA足以切割噬菌体细胞核，但当我们将它们一起孵育时，它也会与GajB形成复合物。我们的假设是，GajA识别噬菌体的基因组序列，但GajB增强了这种识别，并有助于切割噬菌体DNA。”

＜p＞沈说：“我们只知道GajB有助于增强GajA的活性，但我们还不知道它是如何工作的，因为我们在复合体中只看到大约50%的GajB。”

他们的一个假设是，GajB可能会影响细胞环境中能量来源核苷酸ATP（三磷酸腺苷）的浓度水平&mdash；特别是通过在检测到噬菌体的存在时驱动ATP降低。杨说，这将具有扩大GajA噬菌体DNA致残活性和窃取噬菌体开始复制所需能量的双重作用

关于细菌抗噬菌体防御系统还有更多需要了解，但该团队已经表明，阻断病毒复制并不是细菌库中的唯一武器。在之前的一项研究中，傅、沈、杨和同事描述了一种不同的防御策略：细菌编程自己的死亡，而不是让噬菌体接管一个社区