BF23噬菌体研究揭示病毒可以应对细菌限制和修饰

噬菌体是细菌的天然“捕食者”和敌人。它们能够识别特定类型的细菌，并且被认为对人类是安全的。由于病原微生物对抗生素的耐药性不断增强，噬菌体最近被认为是抗生素的可能替代品。

在最近的一项研究中，ArtemIsaev领导的Skoltech宏基因组分析实验室的一组科学家引起了人们对BF23噬菌体的关注。尽管该噬菌体于1949年被发现，但其基因组序列仍然未知。研究人员对噬菌体进行了基因组和蛋白质组分析，并研究了噬菌体如何与细菌免疫系统相互作用。

该研究发表在《microLife》杂志上。

“T5样噬菌体是受到高度保护的病毒。出于某种原因，它们巧妙地欺骗了不同的细菌免疫系统：限制性修饰和CRISPR-Cas，它们基于切割任何外来DNA。多年来，科学家们一直试图弄清楚如何他们这样做——他们正在寻找可以代表RM系统新型抑制剂的蛋白质，但到目前为止他们还没有成功，”该研究的主要作者MikhailSkutel博士说。斯科尔理工学院的学生。

“因此，我们对BF23噬菌体感兴趣有两个原因：我们想将其基因组序列与其他T5样病毒进行比较，并尝试用它作为模型来解释T5如何绕过保护系统。”

科学家们对基因组进行了测序，并将其与其他T5样噬菌体的基因组进行了比较。尽管BF23基因组的变化微不足道，但比较分析应该指导寻找“反限制性成分”，因为这种蛋白质在所有T5样噬菌体中应该是保守的。

与其他噬菌体立即将所有基因组物质注入细菌细胞不同，T5样噬菌体分两个阶段进行感染，首先仅注入一小部分基因组，这是为成功感染细胞做好准备所必需的。

“在感染的第一阶段，特殊的早期噬菌体基因开始活跃地发挥作用，并发生许多有趣的事情：不仅细菌细胞的基因组被完全破坏，而且核苷酸本身-构成细菌基因组DNA的构件-也被完全破坏。显然，正是在这个阶段，噬菌体正在产生一种成分，该成分随后将保护噬菌体基因组的其余部分免受细菌免疫酶的侵害，”MikhailSkutel补充道。

在文章中，作者测试了几种T5样噬菌体针对各种限制修饰保护系统的作用。如果特殊的DNA序列没有保护性标签——甲基，这些系统就会识别并切割它们。

事实证明，只有当识别位点位于基因组的最早期部分并在感染的第一阶段穿透细胞时，细胞才能免受感染。由于尚未确定的原因，位于基因组其余部分的位点对细菌核酸酶仍然不可见。据推测，在感染的第二阶段，核酸酶已经被噬菌体灭活，或者噬菌体能够保护自己的DNA。

研究小组还成功证明，T5样噬菌体可以避免自身基因组的甲基化。“甲基化是一种化学反应，会产生一种特殊的标签，即甲基自由基，附着在DNA上。除其他功能外，甲基化是调节基因表达所必需的，”MikhailSkutel说。

“当噬菌体感染细胞并成功完成其生命周期时，可以假设其基因组将获得细菌DNA的甲基化特征。但BF23和T5噬菌体的情况并非如此：我们已经证明它们的DNA缺乏甲基化。标签。这种现象的机制和目的是什么还有待确定。也许，避免甲基化有助于噬菌体将其DNA与细菌的甲基化DNA区分开来，而细菌的甲基化DNA在感染过程中应该被破坏。”