Bacteriophages, the most abundant life form on Earth, infect bacterial cells and influence the structure of the microbial community. To fend off phage attacks, bacteria have evolved their own defense tools, including the most common restriction-modificati
噬菌体是地球上最丰富的生命形式，感染细菌细胞并影响微生物群落的结构。为了抵御噬菌体的攻击，细菌已经进化出了自己的防御工具，包括最常见的限制性修饰（R-M）和CRISPR-Cas系统
此外，细菌编码了数百种更罕见和更模糊的防御系统，其中一些——如BREX（BacteRiophage EXclusion）——利用自身DNA的修饰将其与病毒DNA区分开来，并且比经典的R-M系统更复杂
由助理教授Artem Isaev领导的Skoltech元基因组分析实验室的研究人员及其来自英国的同事研究了BREX甲基转移酶并确定了蛋白质结构，这有助于对其DNA位点的特异性进行编程，并显著增强抗病毒防御。该研究发表在《自然通讯》上
“在我们的实验室中，自BREX被发现以来，我们一直在研究它。这个相当复杂的六蛋白系统很有趣，因为它将经典的DNA甲基化与新的抗病毒机制相结合。在这项研究中，我们试图找出BREX如何区分自己和非自己，以及BrxX甲基转移酶在这一过程中扮演什么角色。
”我们来自Dmitry Gilyarov实验室的同事解决了具有位点特异性DNA底物的复合物中BrxX的结构，并发现了BREX位点中的特定核苷酸是如何被识别的。利用这些知识，我们能够对BrxX进行诱变，并对其进行编程以识别新的DNA位点
“出乎意料的是，这也显著提高了BREX的抗病毒活性，”该研究的主要作者、Skoltech生命科学博士生Alena Drobiazko说
“在我们的工作中，我们还表明BrxX是细菌DNA甲基化和防御步骤的重要组成部分。有趣的是，这种在体外和体内实验中均无活性的蛋白质在组装大型BREX复合物后仍具有功能。
”在简单的II型R-M系统中，甲基化酶和限制性内切酶是两种独立的蛋白质，而在BREX中，其自身DNA的甲基化以及非甲基化病毒DNA的识别和限制都是由“超分子”BREX复合材料完成的，“Drobizko说。该论文的合著者、Skoltech生命科学博士生Mikhail Skutel说：“X系统在攻击或防御DNA以及保护机制如何工作之间做出了决定。”