科學網—科學家發現單鏈DNA磷硫醯化修飾系統

2021-02-08 科學網

 

本報訊（記者黃辛）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

《中國科學報》 (2020-04-14 第1版 要聞)

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