在细菌斗争中发现了意想不到的噬菌体蛋白功能

一项意外的发现使对抗有害细菌的斗争取得了重要进展。由奥塔哥大学的彼得·芬兰教授领导的一个国际研究小组研究了一种被细菌感染的病毒所使用的特定蛋白质，即噬菌体

研究细菌和噬菌体之间的微观军备竞赛非常重要，因为它可以带来抗生素的替代品

该研究发表在《自然》杂志上，分析了蛋白质噬菌体在部署抗CRISPR时的使用情况，这是它们阻断细菌CRISPR-Cas免疫系统的方法。

奥塔哥微生物学和免疫学系的主要作者Nils Birkholz博士说，了解噬菌体如何与细菌相互作用是在人类健康或农业中使用噬菌体对抗细菌病原体的重要一步

“具体来说，我们需要了解细菌用来保护自己免受噬菌体感染的防御机制，如CRISPR，这与我们如何利用身体的免疫系统对抗病毒以及噬菌体如何抵消这些防御机制相似。

”例如，如果我们知道噬菌体是如何杀死特定细菌的，这有助于确定合适的噬菌体用作抗菌剂。更具体地说，了解噬菌体在感染时如何控制其反防御武器库，包括抗CRISPR，这一点很重要——我们必须了解噬菌体如何调节在对抗细菌中有用的基因的表达，”他说。

这项研究揭示了噬菌体需要多么谨慎地部署其抗CRISPR。

“我们已经知道，一种特定的噬菌体蛋白有一个部分或结构域，在许多参与基因调控的蛋白质中非常常见；众所周知，这种螺旋-转向-螺旋（HTH）结构域能够特异性结合DNA序列，并且根据具体情况，可以打开或关闭基因。

“我们发现这种蛋白质的HTH结构域更为通用，并表现出一种以前未知的调节模式。它不仅可以利用这个结构域结合DNA，还可以结合其RNA转录物，即DNA序列和其中编码的抗CRISPR之间的介体分子。

”由于这种蛋白质参与调节抗CRISPR的产生，这意味着这种调节具有额外的层次——它不仅通过DNA结合机制发生，而且通过Fineran教授表示，这一发现可能对理解基因调控具有重大意义在理解噬菌体如何逃避CRISPR-Cas防御并在一系列应用中杀死靶细菌方面，解开这种出乎意料的复杂调控是一个重要进展

“这一发现对科学界来说尤其令人兴奋，因为它在一个研究充分的蛋白质家族中展示了一种新的调控机制。

”自20世纪80年代初发现HTH结构域以来，人们对其进行了彻底的研究，因此我们最初认为我们的蛋白质会像任何其他具有HTH结构的蛋白质一样起作用——当我们发现这种新的作用模式时，我们非常惊讶

他说：“这一发现有可能改变该领域对这一关键和广泛的蛋白质结构域的功能和机制的看法，并可能对我们对基因调控的理解产生重大影响。” More information: Peter Fineran, Phage anti-CRISPR control by an RNA- and DNA-binding helix–turn–helix protein, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07644-1. www.nature.com/articles/s41586-024-07644-1

Journal information: Nature