Forskare vid Penn State rapporterar om ett bakteriellt försvar som återanvänder vilande viralt DNA: ett rekombinasenzym kallat PinQ vänder en sträcka av genomet för att producera skyddande proteiner som blockerar infektion, arbete beskrivet i Nucleic Acids Research.
Forskare har länge misstänkt att "fossila" virus inbäddade i bakteriella genomer kan påverka hur mikrober försvarar sig mot nya inkräktare. Ett team ledd av Penn State beskriver nu hur ett sådant system fungerar och hur det kan informera framtida antivirala strategier. (psu.edu)
- Vad studien fann Teamet undersökte kryptiska profager — forntida, inaktiva virus inbäddade i bakteriellt DNA — och identifierade ett försvar i Escherichia coli som utlöses av enzymet PinQ. När ett faginvasion hotar inverterar PinQ en 1 797 baspar lång sekvens i en separat kryptisk profag, vilket genererar chimära proteiner som blockerar T2-fagen från att fästa vid cellytan, det avgörande första steget i infektionen. Den granskade artikeln identifierar StfE2 som den primära hämparen (med StfP2 som bidrar) och kartlägger hur dessa proteiner stör T2:s adhesin, Gp38, vid yttermembranreceptorerna OmpF och FadL. (academic.oup.com)
"Antibiotika misslyckas, och det mest troliga alternativet är virusen själva", sa Thomas K. Wood, professor i kemiteknik vid Penn State, som ledde forskningen, och tillade att förståelse för bakteriella antifagförsvar är essentiell innan terapeutiska fager kan användas brett. (psu.edu)
Hur de testade det
I labbtester överproducerade forskarna inversionsderiverade proteiner i E. coli och utmanade bakterierna med T2. Trübhetsmätningar indikerade minskad fagaktivitet, och i riktad evolution över åtta passager undvek T2 främst genom mutationer i gp38, i linje med adsorptionsblockeringsmekanismen. Beräkningsmodellering stödde hur StfE2 kan störa Gp38-interaktioner med OmpF och FadL, i samstämmighet med experimentella data. (psu.edu)Varför det spelar roll
Även om rekombinaser har noterats nära bakteriella försvarsloci rapporterar författarna detta som den första demonstrationen att en rekombinas direkt aktiverar antifagförsvar genom att invertera DNA för att producera antivirala proteiner. Bortom grundläggande biologi kan arbetet informera fagbaserade alternativ till vissa antibiotikaanvändningar och hjälpa till att optimera industriella jäsningsprocesser som yoghurt och ost. (psu.edu)Publicering, författare och stöd
Studien, "Adsorption of phage T2 is inhibited due to inversion of cryptic prophage DNA by the serine recombinase PinQ," publicerades i Nucleic Acids Research (Volym 53, Nummer 19; DOI: 10.1093/nar/gkaf1041). Författarna inkluderar Joy Kirigo; Daniel Huelgas‑Méndez; Rodolfo García‑Contreras; María Tomás; Michael J Benedik; och Thomas K. Wood. Finansiering kom från Biotechnology Endowment, Nationala Autonoma Universitetet i Mexiko och Sekretariatet för Vetenskap, Humaniora, Teknik och Innovation. (academic.oup.com)Vad kommer härnäst
Enligt Penn State planerar teamet att undersöka antivirala potentialer över åtta ytterligare profager som nu studeras i labbet. (psu.edu)
