噬菌体共同抑制CRISPR细菌的免疫力

CRISPR或定期聚集空间短回文的重复序列,是细菌免疫的重要组成部分,旨在抵御外来DNA。在细菌中,CRISPR行为就像在人类细胞作为一把剪刀,在他们的情况减少感染DNA链的目标。虽然研究人员已经知道CRISPR中发现大约一半的细菌在野外,他们不了解分子CRISPRs和入侵的病毒和噬菌体。

同时在两篇论文发表在《细胞》杂志上7月19日,研究人员从独立团体现在当攻击CRISPR-containing细菌噬菌体合作的证据。他们发现,克服由CRISPR破坏,噬菌体通过加入部队适应迅速感染细菌,有时一个噬菌体牺牲本身作为底漆噬菌体。旧金山加利福尼亚大学的两个研究小组(UCSF)和埃克塞特大学的细菌和噬菌体在England-focus免疫关系使用CRISPR和anti-CRISPR蛋白质。

加州大学

加州大学旧金山分校的研究人员意外发现噬菌体配合对CRISPR赢得战斗的时间和数量。是一个有效的免疫策略,必须迅速回应CRISPR-containing细菌噬菌体的挑战,必须这样做前噬菌体杀死细��。“这是一个相当fast-ticking时钟和一个数字游戏,”加州大学旧金山分校的约瑟夫Bondy-Denomy说。“CRISPR蛋白质很快找到病毒DNA,如果这不会发生,那么病毒将继续和杀死细胞。”

团队研究铜绿假单胞菌,细菌已知pre-express几百CRISPR分子之前感染。它可以立即行动当一个噬菌体基因组进入细胞。在其他一些细菌,CRISPR启动只有当感染噬菌体。

每个CRISPR蛋白质复杂的包含一个不同的指导RNA从一群大约30指导RNA在这种类型的细菌。CRISPR系统是有效的,它必须找到目标匹配其指导RNA。细胞时取得的胜利CRISPR机械有了正确的指导RNA匹配恰好是感染的噬菌体在那一刻,结合DNA噬菌体,并削减它。“噬菌体的挑战是产生anti-CRISPR蛋白质(Acr)很快为了防止这种削减的发生,“Bondy-Denomy说,几年前第一次发现anti-CRISPR抑制剂蛋白质。在这个研究,他的团队发现,它是一个噬菌体基因组是不可能产生这些anti-CRISPR蛋白足够快,因为CRISPR蛋白质已经等待。

“我们认为正在发生的是,第一个噬菌体就像一个神风特攻队噬菌体,“Bondy-Denomy说。“它被破坏了,但是一路上它开始产生一些anti-CRISPR化合物将中和一些CRISPRs因此帮助其亲属,随后噬菌体感染。”他的团队提出了一个新的模型中第一个噬菌体有助于下一个噬菌体的成功虽然第一个噬菌体死了。无论谁赢得了战斗CRISPR和噬菌体之间由一个临界点之间CRISPR和anti-CRISPR分子参与的数量和速度。此外,研究团队发现并不是所有anti-CRISPR分子行为��相当的强度,添加另一个元素的平衡。

加州大学旧金山分校的研究人员相信这噬菌体合作是利他主义的一种形式,以确保持续复制在一个主机而不是以前在病毒报告或噬菌体模型,这通常被认为是惰性核酸蛋白质外壳。他们希望这一发现能刺激病毒领域的工作,特别是那些致力于人类病毒。

埃克塞特大学

在埃克塞特大学的微生物学家还发现了细菌感染绿脓杆菌的噬菌体粒子能够共同努力,克服抗病毒CRISPR防御。

的团队领导Edze Westra和Stineke Van Houte,一些决定细菌CRISPR机械部分免疫anti-CRISPR-encoding噬菌体。他们证明这些噬菌体克服CRISPR配合第一个噬菌体阻断宿主CRISPR免疫系统,留下一个CRISPR-immunosuppressed细菌宿主第二个噬菌体可以成功复制。

鉴于一个噬菌体本身不能完全压倒CRISPR,克服它需要噬菌体“团队合作”,建立人口感染细菌。随着CRISPR-immunosuppressed细菌数量的主机在人口增长,越来越多的噬菌体感染成功,使感染扩散。因此,一定数量的噬菌体最初需要的环境中噬菌体感染蔓延到整个细菌种群。最初所需的噬菌体,这标志着一个转折点,决定是否发生感染噬菌体不断复制还是会死。

埃克塞特大学的研究人员认为这一发现是一个突破,可能有助于改善噬菌体疗法一直被研究和测试致病性细菌感染的治疗。“发现噬菌体共同行动解除细菌的免疫系统非常惊讶我们和可以帮助提高策略使用噬菌体治疗细菌感染人类,用于治疗的剂量的噬菌体将决定如果噬菌体可以成功地消除细菌感染,”Van Houte说。