功能选择揭示了大肠杆菌泛基因组中以前未检测到的抗噬菌体防御系统

2024-03-12 00:00:00
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核心提示:完整的前噬菌体和可移动的遗传元件是大肠杆菌防御系统的主要储存库和分发者,防御系统通常在特定的位置或热点携带。

  噬菌体是一类极其多样化且普遍存在的病毒,对细菌几乎持续构成威胁。细菌和它们的病毒捕食者陷入了一场永恒的共同进化战斗,导致噬菌体操纵和利用宿主的复杂机制的出现,以及一套同样多样化的细菌免疫机制,统称为抗噬菌体防御系统。

  2022年9月19日Gabriella I. C. Teodoro1 和 Michael T. Laub的研究团队在《nature microbiology》上发表了一篇名为:”A functional selection reveals previously undetected anti-phage defence systems in the E. coli pangenome”的文章,该文章除了揭示大肠杆菌中以前未表征的噬菌体防御系统之外,还提供了一种强大的筛选方法,用来识别几乎任何细菌基因组或宏基因组样本中的噬菌体防御机制。细菌和它们的病毒(噬菌体)之间古老而持续的共同进化之战,已经产生了包括限制性修饰和CRISPR-Cas在内的复杂免疫系统。使用基于防御岛内基因组共定位的计算方法已经确定了许多其他抗噬菌体系统,但这些筛选可能并不详尽。

  在这里,研究团队开发了一种与基因组背景无关的实验选择方案,以鉴定71种不同大肠杆菌菌株的防御系统。我们的研究结果揭示了21个保守的防御系统,其中没有一个以前被发现在防御岛屿中富集。此外,我们的工作表明,完整的前噬菌体和可移动的遗传元件是大肠杆菌防御系统的主要储存库和分发者,防御系统通常在特定的位置或热点携带。这些热点编码了数十个额外的非特征防御系统候选。我们的发现揭示了大肠杆菌抗病毒免疫的扩展景观,并为绘制其他物种的防御系统提供了一种方法。

  参考文献:https://doi.org/10.1038/s41564-022-01219-4

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