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王连荣教授课题组细菌DNA磷硫酰化研究取得重要突破
发掘了全新的DNA单链磷硫酰化修饰系统
发布时间:2020-04-09 21:50  作者:  来源:药学院  访问次数:

新闻网讯(通讯员鲁嘉宝)国际著名期刊《自然·微生物学》(Nature Microbiology)近日在线发表了武汉大学药学院王连荣教授课题组在细菌DNA磷硫酰化领域的最新研究成果,首次揭示了一套全新的磷硫酰化限制-修饰系统---DNA单链磷硫酰化修饰Ssp系统,并解析了感应基因组修饰抗噬菌体系统的分子机制。

论文题为“SspABCD-SspE is a phosphorothioation-sensing bacterial defense system with broad antiphage activities”(《SspABCD-SspE是一套具有广泛噬菌体抗性且感应磷硫酰化修饰的细菌防御系统》)。博士生熊啸林、上海交通大学吴更和博士生魏月为并列第一作者,王连荣为通讯作者。

细菌磷硫酰化限制-修饰系统是细菌抵御外源DNA的一种细胞防御机制,由修饰蛋白DndABCDE与限制蛋白DndFGH组成,在细菌中广泛分布。该研究从探索海洋弧菌的高频单链磷硫酰化修饰入手,通过比较基因组学、细菌分子遗传学等手段,鉴定出了以SspABCD为修饰部分、SspE为限制部分的单链磷硫酰化限制-修饰系统。该Ssp系统在修饰和限制部分与之前发现的磷硫酰化Dnd系统均迥然不同,并首次阐明细菌磷硫酰化限制-修饰系统赋予宿主抑制噬菌体入侵的能力。同时,通过揭示SspB蛋白的DNA缺刻酶活性、SspE的感应磷硫酰化修饰的NTP水解酶活性,解析了该系统DNA磷硫酰化修饰与限制两部分功能耦合的分子机理。

SspABCD作为修饰蛋白在宿主基因组DNA上产生磷硫酰化修饰,SspE作为限制部分能够感应基因组DNA上的磷硫酰化修饰从而区别宿主自身与外源的遗传物质,并利用其核酸酶活性对入侵噬菌体的DNA进行大范围的缺刻从而抑制噬菌体的复制和繁殖。Ssp系统的新型修饰基因和修饰机制、以及感应磷硫酰化修饰的独特防御方式是独立于传统Dnd以及以往其它限制修饰的全新系统。该研究集中了新基因簇的发倔、新型蛋白功能的鉴定以及新型感应修饰防御系统的解析等关键成果,开拓了磷硫酰化修饰以及细菌防御系统研究新的领域。

         DNA单链磷硫酰化修饰-感应修饰限制系统的工作机理

此前,王连荣课题组主持的细菌DNA磷硫酰化及相关领域研究成果,相继在PNAS(《美国科学院院刊》)、Nature Communications(《自然通讯》)、mBio(《m生物》)、Medicinal Research Reviews(《药学研究综述》)等上发表。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41564-020-0700-6

(编辑;付晓歌)



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