关键细菌免疫系统的新光流
微生物学和免疫学系的PeterFineran博士领导的一个赛默飞THERMO研究小组正在研究导致马铃薯"软腐烂"的细菌和大肠杆菌中适应性免疫的遗传基础。通过他们最近的合作,他们发现这些细菌免疫系统比之前认为的要强大得多,反应更灵敏。
他们的最新发现发表在美国主要的PNAS杂志上,对于增进我们对细菌进化的理解,包括抗生素耐药基因的传播,都有着一定的意义。
研究人员正在研究一种自适应免疫系统,称为CRISPR-Cas,它存在于一半的细菌物种和几乎所有的单细胞微生物中。
CRISPR-Cas在提供免疫力方面的作用是在过去十年中才被发现的。该系统对病毒和质粒过去特定的感染产生遗传记忆,这些病毒和质粒是可在生物体之间移动的小型移动DNA分子。
Fineran博士说,该系统窃取入侵者的遗传物质样本,并储存在记忆库中,以便它能够立即识别未来的暴露并消除攻击。它可以储存多达600个样本,也可以将这些记忆传给后代的细菌。
人们认为,该系统有一个致命弱点,因为入侵者已经获得了太多的突变,不能再被识别,因为他们没有足够接近存储的样本。
"我们现在发现,虽然病毒和质粒可以通过获取多个突变来逃避直接识别,但系统准备通过获取变异遗传物质的新样本来快速产生新的免疫力。
"对于这种简单的单细胞生物来说,这是一个非常灵活和强大的免疫系统。
Fineran博士说,这个系统反映了细菌与病毒和质粒之间古老而持续的共生军备竞赛。
Fineran博士说,细菌的病毒感染也对整个地球产生了强大而无形的影响。
"他们无声但浩瀚而持续的战争支撑着一切,从依赖细菌产生地球一半生物量的全球营养循环如何运作,到人类病原体如何进化,"他说。
例如,导致霍乱和白喉的细菌已经感染了提供毒素编码基因的病毒,这些病毒将这些细菌转化为重要的人类病原体。
普拉斯米德也是不同细菌物种之间移动抗生素耐药基因的关键角色。
"因此,更多地了解细菌免疫系统如何对抗质粒转移和获取是相当感兴趣的,"他说。