用于治疗抗生素耐药性的噬菌体病毒通过切断竞争对手的繁殖能力而获得优势

研究人员认为，历史上所有生命王国基因组中隐藏的奇怪DNA片段都被忽视了，因为它们似乎在生存竞争中没有发挥作用

这些DNA片段被称为“自私的遗传元素”，因为据科学家所知，它们的存在只是为了繁殖和繁殖，对宿主生物没有任何好处。他们被视为基因的搭便车者，不经意地代代相传

加州大学圣地亚哥分校的科学家进行的研究提供了新的证据，证明这些DNA元素可能并不那么自私。相反，它们现在似乎在很大程度上影响了竞争生物之间的动态

生物科学学院的研究人员发表在《科学》杂志上，研究了噬菌体中的自私遗传元素，噬菌体是被认为是地球上最丰富的生物。令他们惊讶的是，研究人员发现，被称为“移动内含子”的自私遗传元素在与其他病毒竞争时为病毒宿主提供了明显的优势：噬菌体将移动内含子武器化，破坏了竞争噬菌体病毒的繁殖能力

该研究的第一作者之一、分子生物学系博士后学者Erica Birkholz说：“这是首次证明自私的遗传因素会给它入侵的宿主生物带来竞争优势。”。“了解自私的遗传元素并不总是纯粹的‘自私’，这对更好地理解生命中所有王国的基因组进化有着广泛的意义。”

几十年前，生物学家注意到自私遗传元素的存在，但无法描述它们在帮助宿主生物生存和繁殖方面所起的任何作用。在这项专注于研究“巨型”噬菌体的新研究中，研究人员分析了两个噬菌体共同感染单个细菌细胞并相互竞争的动力学

他们仔细研究了核酸内切酶，这是一种用作DNA切割工具的酶。研究表明，来自噬菌体移动内含子的核酸内切酶会干扰竞争噬菌体的基因组。因此，核酸内切酶现在被视为一种战斗工具，因为它已经被证明可以切割竞争噬菌体基因组中的一个重要基因。这破坏了竞争对手适当组装自己的后代和繁殖的能力

研究人员表示，由于共同感染的持续竞争，这一发现在病毒之间的进化军备竞赛中尤为重要

该论文的共同第一作者、生物科学研究生Chase Morgan说：“我们能够清楚地描述出产生优势的机制，以及这种优势是如何在分子水平上发生的。”。“自私的遗传因素之间的这种不相容性变成了分子战。”

随着噬菌体病毒成为对抗抗生素耐药性细菌的治疗工具，这项研究的结果非常重要。由于医生们在这场日益严重的危机中一直在部署噬菌体的“鸡尾酒”来对抗感染，当使用多个噬菌体时，新的信息可能会发挥作用。知道某些噬菌体正在使用自私的遗传元素作为对抗其他噬菌体的武器，可以帮助研究人员理解为什么某些噬菌体组合可能无法达到其全部治疗潜力

生物科学教授Joe Pogliano说：“这项研究中的噬菌体可用于治疗与囊性纤维化相关的细菌感染患者。”。“了解它们是如何相互竞争的，这将使我们能够为噬菌体疗法制作更好的鸡尾酒。”

论文的作者是：Erica Birkholz、Chase Morgan、Thomas Laughlin、Rebecca Lau、Amy Prichard、Sahana Rangarajan、加布里埃尔Meza、Jina Lee、Emily Armbruster、Sergey Suslov、Kit Pogliano、Justin Meyer、Elizabeth Villa、Kevin Corbett和Joe Pogliano More information: Erica A. Birkholz et al, An intron endonuclease facilitates interference competition between coinfecting viruses, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adl1356. www.science.org/doi/10.1126/science.adl1356

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