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新型DNA单链硫修饰分子机理的研究获重要突破

来源:bet9九州最新官网 发布时间 :2020-04-11  阅读次数 :1198

近日,邓子新院士团队在DNA硫修饰领域的一系列开拓性研究又取得新突破。bet9九州登录入口吴更教授、武汉大学王连荣、陈实教授与美国麻省理工学院Peter Dedon教授多个实验室经过紧密合作,发现了一套全新的DNA单链磷硫酰化修饰Ssp系统,并揭示了细菌通过该修饰来抗噬菌体感染的分子机制。相关跨校合作成果以“SspABCD-SspE is a phosphorothioation-sensing bacterial defense system with broad antiphage activities”(《SspABCD-SspE是一套具有广泛噬菌体抗性且感应磷硫酰化修饰的细菌防御系统》)为题在线发表在国际著名期刊《自然·微生物学》(Nature Microbiology)上。吴更教授为并列第一作者,王连荣教授为通讯作者。

 

细菌磷硫酰化限制-修饰系统是细菌抵御外源DNA转移的一种细胞防御机制,在细菌中广泛分布。该研究从探索海洋弧菌的高频单链磷硫酰化修饰入手,通过比较基因组学和分子遗传学手段,鉴定出以SspABCD为修饰元、SspE为限制元的单链磷硫酰化限制-修饰系统。该系统与之前发现的磷硫酰化(以DndABCDE为修饰元以产生双链DNA磷硫酰化、DndFGH为限制元)的Dnd系统均迥然不同,并首次阐明了细菌磷硫酰化限制-修饰系统赋予宿主抑制噬菌体入侵的能力。同时,通过结构生物学和生物化学手段,解析了SspB蛋白的晶体结构,揭示其两个保守motif的关键残基对其DNA缺刻酶活性非常重要;解析了SspE蛋白的晶体结构,发现其N端结构域有依赖于DNA磷硫酰化修饰的NTP水解酶活性,而其C端结构域有DNA缺刻酶活性,从而阐明了该系统DNA磷硫酰化修饰与限制两部分功能耦合的分子机理。

 

该研究还发现SspABCD作为修饰蛋白在宿主基因组DNA上产生磷硫酰化修饰,SspE作为限制元能够感应基因组DNA上的磷硫酰化修饰从而区别宿主自身与外源的遗传物质,并利用其核酸酶活性对入侵噬菌体的DNA进行大范围的缺刻,从而抑制噬菌体DNA的复制。Ssp系统的新型修饰基因和修饰机制、以及感应磷硫酰化修饰的独特防御方式是区别于传统Dnd以及以往其它限制修饰的全新系统,开拓了单链DNA磷硫酰化修饰以及细菌通过DNA磷硫酰化来防御噬菌体入侵的新领域。

DNA单链磷硫酰化修饰-感应修饰限制系统的工作机理

 

 

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41564-020-0700-6

 

 

 

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