研究團隊發現新穎的VII型毒素/抗毒素系統

2020-10-14 嶺南科苑

中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室研究員王曉雪團隊與福建師範大學教授歐陽松應團隊，合作發現廣泛分布在細菌和古菌中的一大類毒素/抗毒素（TA）系統的新作用機制，並建議命名為VII型TA。相關研究10月12日在線發表於《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。

TA系統廣泛分布於原核生物基因組中，目前公認的TA系統有六大類型，其中，王曉雪等首次發現並命名了V型TA系統（Nature Chemical Biology. 2012. 8(10):855-61），其中的抗毒素是一個RNA水解酶，通過特異性降解毒素mRNA來抑制毒素的毒性。2015年姚建雲等在發現海洋細菌中發現分別含有HEPN和MNT結構域的兩個相鄰基因組成一對TA系統，並發現其中的毒素HepT具有RNase 活性，底物為mRNA (Microbial Biotechnology2015. 6:961-73)。後續對TA複合物的結構分析發現， 毒素與抗毒素以6：2的特殊比例組成了異源八聚體（Journal of Biological Chemistry. 2018. 293, 6812-6823）。

最新研究發現，這一對TA系統中的抗毒素以一種全新的方式拮抗毒素的毒性，拮抗方式基於抗毒素對毒素的多腺苷酸化修飾（Polyadenylylation），該種作用方式與目前已報導的六種類型均不相同。結合遺傳、生化以及結構解析等發現，MntA抗毒素具有核酸轉移酶活性，利用ATP作為底物，將三個AMP逐個轉移到毒素蛋白的RNase活性位點附近的酪氨酸（Y）上。這種修飾作用有效的抑制了毒素的毒性。抗毒素MntA是核酸轉移酶家族中最小的成員，也是目前所知的第一個能夠催化轉移多個AMP分子到蛋白的同一個胺基酸殘基的新型核酸轉移酶。分析還發現，抗毒素的活性結構域GSX10DXD和毒素被修改的關鍵位點Y所在結構域RX4HXY在TA家族中高度保守，表明這種修飾方式在細菌和古菌中普遍存在。

王曉雪課題組的姚建雲博士和福建師範大學歐陽松應課題組的甄向凱博士為論文共同第一作者，王曉雪與歐陽松應為論文共同通訊作者。姚建雲2018年入選「博士後創新人才支持計劃」，研究工作還得到國家傑出青年科學基金、基金委水圈微生物重大研究計劃重點項目、國家重點研發計劃等的資助。

HepT/MntA 毒素-抗毒素系統發揮功能的作用機制

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