科學家發現單鏈DNA磷硫醯化修飾系統
2020-12-01 中國科學院科學家發現單鏈DNA磷硫醯化修飾系統
2020-04-14 中國科學報 黃辛
語音播報
近日，中國科學院院士鄧子新團隊在DNA硫修飾領域的一系列開拓性研究又取得新突破。中外多個實驗室經過緊密合作，發現了一套全新的DNA單鏈磷硫醯化修飾Ssp系統，並揭示了細菌通過該修飾來抗噬菌體感染的分子機制。相關跨校合作成果近日在線發表於《自然—微生物學》。
細菌磷硫醯化限制—修飾系統是細菌抵禦外源DNA轉移的一種細胞防禦機制，在細菌中廣泛分布。為此，研究人員從探索海洋弧菌的高頻單鏈磷硫醯化修飾入手，通過比較基因組學和分子遺傳學手段，鑑定出以SspABCD為修飾元、SspE為限制元的單鏈磷硫醯化限制—修飾系統。該系統與之前發現的磷硫醯化（以DndABCDE為修飾元以產生雙鏈DNA磷硫醯化、DndFGH為限制元）的Dnd系統迥然不同，並首次闡明了細菌磷硫醯化限制—修飾系統賦予宿主抑制噬菌體入侵的能力。
同時，研究人員通過結構生物學和生物化學手段，解析了SspB蛋白的晶體結構，揭示其兩個保守motif的關鍵殘基對其DNA缺刻酶活性非常重要；解析了SspE蛋白的晶體結構，發現其N端結構域有依賴於DNA磷硫醯化修飾的NTP水解酶活性，而其C端結構域有DNA缺刻酶活性，從而闡明了該系統DNA磷硫醯化修飾與限制兩部分功能耦合的分子機理。
研究人員還發現SspABCD作為修飾蛋白在宿主基因組DNA上產生磷硫醯化修飾，SspE作為限制元能夠感應基因組DNA上的磷硫醯化修飾，從而區別宿主自身與外源的遺傳物質，並利用其核酸酶活性對入侵噬菌體的DNA進行大範圍的缺刻，從而抑制噬菌體DNA的複製。
據悉，Ssp系統的新型修飾基因和修飾機制以及感應磷硫醯化修飾的獨特防禦方式是區別於傳統Dnd以及以往其它限制修飾的全新系統，開拓了單鏈DNA磷硫醯化修飾以及細菌通過DNA磷硫醯化來防禦噬菌體入侵的新領域。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41564-020-0700-6
近日，中國科學院院士鄧子新團隊在DNA硫修飾領域的一系列開拓性研究又取得新突破。中外多個實驗室經過緊密合作，發現了一套全新的DNA單鏈磷硫醯化修飾Ssp系統，並揭示了細菌通過該修飾來抗噬菌體感染的分子機制。相關跨校合作成果近日在線發表於《自然—微生物學》。
細菌磷硫醯化限制—修飾系統是細菌抵禦外源DNA轉移的一種細胞防禦機制，在細菌中廣泛分布。為此，研究人員從探索海洋弧菌的高頻單鏈磷硫醯化修飾入手，通過比較基因組學和分子遺傳學手段，鑑定出以SspABCD為修飾元、SspE為限制元的單鏈磷硫醯化限制—修飾系統。該系統與之前發現的磷硫醯化（以DndABCDE為修飾元以產生雙鏈DNA磷硫醯化、DndFGH為限制元）的Dnd系統迥然不同，並首次闡明了細菌磷硫醯化限制—修飾系統賦予宿主抑制噬菌體入侵的能力。
同時，研究人員通過結構生物學和生物化學手段，解析了SspB蛋白的晶體結構，揭示其兩個保守motif的關鍵殘基對其DNA缺刻酶活性非常重要；解析了SspE蛋白的晶體結構，發現其N端結構域有依賴於DNA磷硫醯化修飾的NTP水解酶活性，而其C端結構域有DNA缺刻酶活性，從而闡明了該系統DNA磷硫醯化修飾與限制兩部分功能耦合的分子機理。
研究人員還發現SspABCD作為修飾蛋白在宿主基因組DNA上產生磷硫醯化修飾，SspE作為限制元能夠感應基因組DNA上的磷硫醯化修飾，從而區別宿主自身與外源的遺傳物質，並利用其核酸酶活性對入侵噬菌體的DNA進行大範圍的缺刻，從而抑制噬菌體DNA的複製。
據悉，Ssp系統的新型修飾基因和修飾機制以及感應磷硫醯化修飾的獨特防禦方式是區別於傳統Dnd以及以往其它限制修飾的全新系統，開拓了單鏈DNA磷硫醯化修飾以及細菌通過DNA磷硫醯化來防禦噬菌體入侵的新領域。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41564-020-0700-6
相關焦點
-
科學網—科學家發現單鏈DNA磷硫醯化修飾系統
中外多個實驗室經過緊密合作，發現了一套全新的DNA單鏈磷硫醯化修飾Ssp系統，並揭示了細菌通過該修飾來抗噬菌體感染的分子機制。相關跨校合作成果近日在線發表於《自然—微生物學》。 細菌磷硫醯化限制—修飾系統是細菌抵禦外源DNA轉移的一種細胞防禦機制，在細菌中廣泛分布。 -
由德林等破譯DNA磷硫醯化修飾基因組分布圖譜—資訊—科學網
本報訊（記者黃辛）記者日前從上海交通大學獲悉 -
上海交大團隊揭示DNA磷硫醯化基因組修飾異質性特徵
該研究發展了PT-IC-seq和PT-IC-ddPCR兩種技術，首次定量地檢測了基因組上DNA磷硫醯化修飾位點，揭示了磷硫醯化修飾在全基因組水平上的修飾都存在細胞之間異質性（heterogeneity）。博士生李金麗、碩士生陳依、鄭濤博士、孔令新博士為論文共同第一作者。 -
全新DNA磷硫醯化系統發掘並揭示修飾位點選擇新機制
早在上個世紀，科學家們就對限制-修飾系統展開了研究，由此開發的限制性內切酶廣泛地應用於分子生物學領域。DNA磷硫醯化修飾是一類全新的限制-修飾系統，與傳統的DNA甲基化限制-修飾系統相比，該系統用硫原子替代了磷酸骨架上非橋連的氧原子。目前已知兩種磷硫醯化系統（細菌與古菌）的修飾部分均為Dnd蛋白編碼，僅在限制部分不同。 -
Nat Micro+PNAS ǀ 王連榮團隊連續發掘全新DNA磷硫醯化系統並揭示修飾位點選擇新機制
早在上個世紀，科學家們就對限制-修飾系統展開了研究，由此開發的限制性內切酶廣泛地應用於分子生物學領域。DNA磷硫醯化修飾是一類全新的限制-修飾系統，與傳統的DNA甲基化限制-修飾系統相比，該系統用硫原子替代了磷酸骨架上非橋連的氧原子。目前已知兩種磷硫醯化系統（細菌與古菌）的修飾部分均為Dnd蛋白編碼，僅在限制部分不同。 -
上海交通大學在細菌DNA硫化修飾研究方面取得新進展
在細菌的DNA硫化修飾（不管是早先發現的Dnd修飾系統還是新近發現的Ssp修飾系統）途徑中，都由一個半胱氨酸脫硫酶催化第一步的反應，即半胱氨酸脫硫酶的活性位點半胱氨酸對底物半胱氨酸上的硫原子發起親核攻擊反應，將活化的硫原子轉移到半胱氨酸脫硫酶的活性位點半胱氨酸上，以進行後續的將硫原子加進DNA的反應。 -
B肝複製深入研究，中德科學家發現，O-glcN醯化調節自噬
當代藥物學家發現，B肝病毒基因為HBV-DNA，它主要由兩條螺旋狀DNA鏈圍成的環形結構，一條是正鏈，另一條是負鏈，更長的是負鏈是已經形成的完整環狀；較短的是正鏈，它並沒有封閉呈現半環狀。B肝複製深入研究，中德科學家發現 -
冉冉升起的新星:非組蛋白的巴豆醯化修飾及其調控
作為兼具高通量蛋白質組學技術和研發PTMs修飾抗體的公司，景傑生物一直是蛋白質組和蛋白質修飾組學的領跑者。在Kcr修飾研究領域，景傑生物分別和華東師範大學廖魯劍教授團隊、北京大學基礎醫學院張宏權教授團隊合作，系統地鑑定細胞中發生巴豆醯化修飾的非組蛋白，上述結果分別發表在著名學術期J. Proteome Res和Cell Research。 -
【重大發現】表觀遺傳修飾家族又添新成員 & 組蛋白丁醯化新功能詮釋
其中第一項研究首次發現了一種跟酮體代謝密切相關的表觀遺傳新修飾——組蛋白三羥基丁醯化[1]；第二項研究深入揭示了該課題組先前發現的組蛋白丁醯化在表觀遺傳調控中的新功能[2]；第三項研究與清華大學合作，首次發現了YEATS domain為識別新型賴氨酸巴豆醯化修飾的「閱讀器」。本文對前兩篇研究進行詳細報導[3]。組蛋白密碼蘊含了基因序列和生物個體性狀間的關鍵調控信息。 -
【重大發現】表觀遺傳修飾家族又添新成員 & 組蛋白丁醯化新...
其中第一項研究首次發現了一種跟酮體代謝密切相關的表觀遺傳新修飾——組蛋白三羥基丁醯化[1]；第二項研究深入揭示了該課題組先前發現的組蛋白丁醯化在表觀遺傳調控中的新功能[2]；第三項研究與清華大學合作，首次發現了YEATS domain為識別新型賴氨酸巴豆醯化修飾的「閱讀器」。本文對前兩篇研究進行詳細報導[3]。組蛋白密碼蘊含了基因序列和生物個體性狀間的關鍵調控信息。 -
鄧子新:二十年磨一劍 打開DNA研究新天地
2005年9月，中國微生物學家、中科院院士、上海交通大學教授鄧子新的研究團隊在《分子微生物學》期刊上發表論文，報告在DNA大分子上發現了一種新的硫修飾，這是首次在眾多細菌的DNA上發現第六種新元素硫；2007年10月14日，該團隊和美國麻省理工學院生物化學家彼特•帝丹的實驗室在《自然－化學生物學》在線版上報告，這種S修飾發生在DNA的骨架上，其精細結構為「R-構象的磷硫醯」， -
清華李海濤組在《Nat Chem Biol》報導巴豆醯化最新閱讀器
）的研究論文，發現雙PHD鋅指（DPF）結構域具有特異識別組蛋白巴豆醯化修飾的分子功能。近年來，眾多新型組蛋白修飾被不斷發現，其中一大類是組蛋白賴氨酸醯基化修飾，如乙醯化（ac）、丙醯化（pr）、丁醯化（bu），和巴豆醯化（cr）等。其中組蛋白巴豆醯化是一類從酵母到人類都保守存在的修飾密碼，與活躍轉錄和基因激活密切相關，調控著基因表達及配子成熟等生物學過程。 -
基因頭條 | 最大規模巴豆醯化修飾組學揭示其在DNA損傷修復中重要...
科研進展 1、最大規模巴豆醯化修飾組學分析揭示其在DNA損傷修復中的重要作用 巴豆醯化在生殖發育、腫瘤發生、轉錄調控、抗逆脅迫等方面有重要的作用。 -
【開門大吉之 Nature Chem Biol】賴氨酸巴豆醯化 新型閱讀器...
of MOZ and DPF2）的研究論文，發現雙PHD鋅指（DPF）結構域具有特異識別組蛋白巴豆醯化修飾的分子功能。2014年香港大學李祥實驗室發現SIRT3具有組蛋白巴豆醯化的消除活力（Bao et al，eLife 2014）；2015年洛克菲勒大學C David Allis實驗室報導了P300具有組蛋白巴豆醯化修飾活力（Sabari et al，Mol Cell 2015）；而緊跟著的一個學科機遇與挑戰則是發現作為「組蛋白密碼」直接詮釋者的巴豆醯化修飾特異識別閱讀器。 -
蛋白醯化修飾調控天然產物生物合成研究取得進展
細胞重要中間代謝產物醯基-CoA類化合物，作為供體直接參與生物體內的蛋白醯化修飾，從而調控多種重要生物學過程，如表觀遺傳、能量代謝、精子發育等，是目前生命科學研究的熱點之一。在生物體次級代謝產物生物合成過程中，醯基-CoA扮演的角色一直被認為是聚酮類、生物鹼類、脂肪酸類及異戊二烯類等多種重要天然產物的合成前體，然而目前人們對其作為醯化修飾供體調控次級代謝產物合成過程的作用認知明顯不足。 -
菸草所首次揭示植物蛋白質的巴豆醯化修飾—新聞—科學網
本報訊 近日，中國農業科學院菸草研究所菸草病蟲害防控科研團隊在菸草蛋白質翻譯後修飾研究方面取得新進展，發現菸草蛋白質巴豆醯化參與細胞碳代謝等多種生物學進程 -
蛋白質2-羥基異丁醯化修飾(Khib)再取得重大進展:Writers、Erasers...
芝加哥大學趙英明教授課題組陸續報導了多達八種的賴氨酸醯化修飾，同時還在組蛋白上鑑定了數百種醯化修飾位點，極大地擴大人們對組蛋白修飾的認識，開闢了組蛋白修飾和非組蛋白修飾研究的新領域，而蛋白質2-羥基異丁醯化就是其中的一種醯化修飾【1】。 -
MCB:蛋白質組學中心賴氨酸琥珀醯修飾獲新進展
蛋白翻譯後修飾對蛋白的結構和功能起著非常重要的調節作用，賴氨酸琥珀醯化是上海藥物所和芝加哥大學共同合作在原核和真核細胞中最新發現的蛋白翻譯後修飾通路。研究團隊開創性地對哺乳動物細胞中的去乙醯化修飾酶Sirt5調控的琥珀醯化修飾底物進行了系統的蛋白質組學研究，發現了琥珀醯化修飾對能量代謝中的關鍵酶的調控作用，文章相繼發表在Nature Chemical Biology和Molecular Cell上。但在原核生物中，控制該修飾的琥珀醯化底物及調節酶仍然未知，成為該修飾在原核生物研究的障礙。 -
...交通大學科研成果獎一等獎獲獎項目:DNA硫修飾的發現及其生理意義
【項目名稱】 DNA硫修飾的發現及其生理意義【所屬學科群】生命科學 -
蛋白質的脂化修飾
#蛋白質翻譯#蛋白質的脂化（lipidation）修飾是指脂類分子與蛋白質共價結合，從而改變其結構與功能。很多人將脂化修飾看作一種翻譯後修飾（PTM），其實有些脂修飾可以是共翻譯過程，如NMT催化的豆蔻醯化等。與糖基化相比，脂修飾的一個顯著特點是多樣性，這與兩種生物分子的結構特點直接相關。在生化中，糖與脂是處於兩個極端的分子。