新研究发现了噬菌体破坏细菌防御系统的一种新方法

新研究发现了噬菌体破坏细菌防御系统的一种新方法 一项突破性研究揭示了噬菌体蛋白的新调控机制,为了解细菌防御机制和开发基于噬菌体的疗法开辟了新途径。新发现推动了抗击危险细菌的重大进展。由奥塔哥大学的彼得-菲纳兰教授领导的一个国际科学家小组研究了噬菌体(一种感染细菌的病毒)所使用的一种特殊蛋白质。对细菌和噬菌体之间这种微观军备竞赛的研究非常重要,因为它可以开发出抗生素的替代品。这项研究发表在著名的国际期刊《自然》(Nature)上,分析了噬菌体在部署抗CRISPR时使用的一种蛋白质,这是它们阻断细菌CRISPR-Cas免疫系统的方法。领衔作者、奥塔哥微生物学和免疫学系的尼尔斯-伯克霍尔茨(Nils Birkholz)博士说,了解噬菌体如何与细菌相互作用,是在人类健康或农业领域利用噬菌体对付细菌病原体的道路上迈出的重要一步。"具体来说,我们需要了解细菌用来保护自己免受噬菌体感染的防御机制,如CRISPR,这与我们利用人体免疫系统抵御病毒的方式并无二致,以及噬菌体如何抵御这些防御机制。例如,如果我们知道噬菌体是如何杀死特定细菌的,这就有助于确定适当的噬菌体作为抗菌剂使用。更具体地说,我们必须了解噬菌体在感染后是如何控制它们的反防御武器库(包括抗CRISPR)的我们必须了解噬菌体是如何调控在与细菌的战斗中有用的基因的表达的。"这项研究揭示了噬菌体在部署抗CRISPRs时需要多么谨慎。一种特定的噬菌体蛋白质有一个在许多参与基因调控的蛋白质中非常常见的部分或结构域;众所周知,这个螺旋-翻转-螺旋(HTH)结构域能够特异性地结合DNA序列,并根据具体情况打开或关闭基因。这种蛋白质的 HTH 结构域用途更为广泛,并表现出一种以前未知的调控模式。它不仅能利用这个结构域结合 DNA,还能结合其RNA转录物,RNA转录物是 DNA 序列和其中编码的抗CRISPR 之间的中介分子。由于这种蛋白质参与调节抗CRISPR的产生,这意味着这种调节具有更多层次它不仅通过DNA结合机制发生,还通过我们发现的结合信使RNA的新机制发生。这一发现可能会对基因调控的理解产生重大影响。"在了解噬菌体如何躲避 CRISPR-Cas 的防御并在一系列应用中杀死目标细菌方面,揭示这种意想不到的复杂调控机制是一项重要进展。这一发现尤其令科学界振奋,因为它展示了一个经过深入研究的蛋白质家族的新型调控机制。HTH 结构域自 20 世纪 80 年代初被发现以来就一直受到深入研究,因此我们最初认为我们的蛋白质会像其他具有 HTH 结构域的蛋白质一样发挥作用,但当我们发现这种新的作用模式时,我们感到非常惊讶。这一发现有可能改变该领域对这一重要而广泛的蛋白质结构域的功能和机制的看法,并可能对我们理解基因调控产生重大影响。"编译自/ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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新型噬菌体Paride能唤醒休眠状态的细菌并将其消灭 在对抗超级细菌时非常有用 科学家们发现了一种名为 Paride 的新型噬菌体(如紫色所示),它可以攻击休眠细菌 Fabienne Estermann & Enea Maffei / 苏黎世联邦理工学院经常处于休眠状态的细菌以避免被抗生素或其他威胁消灭,这给治疗带来了困难。现在,科学家们发现了一种病毒,它可以攻击这些沉睡的细菌,在与药物配合使用时能有效清除感染。另一种治疗方法是利用被称为噬菌体的捕杀细菌的病毒来清除感染,但这种方法也面临着疗效问题这也主要归功于细菌的休眠能力,直到危险过去。苏黎世联邦理工学院的科学家们假设,一定有某种噬菌体能够攻击处于这种休眠状态的细菌。现在,经过多年的探索,他们终于发现了这样一种噬菌体,并将其命名为 Paride。研究小组发现,Paride 能够感染铜绿假单胞菌,这种细菌是肺炎和尿道炎等一系列常见感染的罪魁祸首,而且越来越具有耐药性。重要的是,即使细菌处于休眠状态,噬菌体也能做到这一点,不过科学家们还不确定它究竟是如何做到这一点的。目前,他们怀疑噬菌体首先使用分子"钥匙"唤醒细菌,然后通过劫持细菌的繁殖机制进行繁殖。研究小组在铜绿假单胞菌的实验室培养皿中测试了 Paride 的抗菌作用。即使在休眠状态下,噬菌体也能单独消灭99%的细菌。这听起来似乎很有效,但剩下的 1%可能会重新聚集并造成问题。然而,当噬菌体疗法与一种名为美罗培南的抗生素配对使用时,这种组合就能清除整个细菌群。美罗培南本身对休眠细菌没有任何作用,但却能有效攻击活跃的细菌。可能是Paride唤醒了所有的细菌,杀死了大部分,而抗生素则消灭了其余的细菌。在后续试验中,研究人员给患有慢性感染的小鼠注射了噬菌体、抗生素或两种药物。这两种治疗方法单独使用效果都不是特别好,但联合使用对细菌有显著的抑制作用。这项研究的作者埃内亚-马菲说:"这表明我们的发现不仅仅是实验室的假象,也可能与临床有关。这是文献中描述的第一种能攻击休眠状态细菌的噬菌体"。研究小组表示,还需要做更多的工作来研究 Paride 究竟是如何杀死沉睡中的受害者的,但这是朝着提高噬菌体疗法的疗效和应对超级细菌灾难的方向迈出的充满希望的一步。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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科学家发现一种研发疫苗的更好方法 促进血细胞产生针对特定病毒蛋白的抗体是开发人用疫苗的重要一步。这对研究人员来说具有挑战性,因为受试者是否产生抗体取决于科学家如何设计和施用抗原,抗原是他们为测试疫苗有效性而施用的病毒的一部分。病毒研究的一个非常重要的方面是如何表达和纯化用于疫苗接种的抗原。用制备好的抗原对动物进行免疫,动物会产生针对抗原的特异性抗体。但科学家必须分离抗原,以确保他们开发的疫苗能够针对他们希望防治的特定疾病。一旦研究人员纯化了抗原,他们就能研制出疫苗,引导受试者产生所需的抗体。但在尝试开发实验室生产的抗原时,这种分离工作尤其耗时,因为病毒通常会迅速变异。科学家可能需要数周时间才能开发出正确的抗原。科学家们开发出了一种诱导目标特异性免疫反应的新方法。通过将抗原蛋白融合到一种源于四泛蛋白的锚膜结合蛋白中,研究人员创造出了主要显示在人体细胞表面的融合蛋白。载体蛋白将蛋白质暴露在细胞表面,诱导产生针对适当、相关抗原的抗体。另外一个优点是,这些抗原与病毒中的相应蛋白质具有相同的构象和修饰,因为它们是由与病毒自然感染的人体细胞相似的细胞制造的。这种新的显示技术有可能成为一种更可靠的免疫技术。在这项研究中,研究人员能够诱导出针对不同蛋白质的抗体,重点是导致 2019 年冠状病毒病(COVID-19)的SARS-CoV-2 病毒的受体结合域。开发出的锚蛋白使科学家们能够针对特定疾病进行免疫,而无需纯化抗原。研究人员深信,这项技术可以大大加快免疫过程。论文作者之一丹尼尔-伊万诺维奇(Daniel Ivanusic)说:"这项工作基于 SARS-CoV-2 的受体结合结构域,仅仅是一项非常有趣的免疫技术的开端。对我们来说,采用 tANCHOR 技术最具挑战性、最重要也最令人兴奋的应用是诱导针对 HIV-1 的中和抗体。我认为这将是一项伟大的工作!"编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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英国DeepMind(深度思维)公司研究人员领衔的团队22日在英国《自然》杂志发表报告说,该公司的人工智能程序AlphaFold(阿尔法折叠)预测出98.5%的人类蛋白质结构,有助于深入理解一些关键生物学信息,从而更好开展药物研发。 人类蛋白质组是指人类基因组编码所有蛋白质的集合,考虑到理解人类蛋白质组对健康和医药的重要性,研究人员一直以来付出大量努力来确定其中的蛋白质结构,但用普通实验方法预测蛋白质结构十分耗时。人类基因组中目前只有三分之一的蛋白质3D结构已通过实验确定。 AlphaFold是DeepMind公司开发的一款人工智能程序,可用于预测蛋白质结构。该公司研究人员利用AlphaFold确定了覆盖几乎整个人类蛋白质组(98.5%的所有人类蛋白质)的蛋白质结构,并将这些结构放入公开的数据库免费供全球科研人员使用。 氨基酸是连接起来形成蛋白质的亚单位。研究人员还让AlphaFold对人类蛋白质组58%的氨基酸结构位置给出可信预测;其中对35.7%的结构位置预测达到很高可信度。 报告作者之一、DeepMind公司联合创始人德米斯·哈萨比斯在一篇文章中说,了解一部机器的结构之后才能清楚知道它能做什么,因此深入分析蛋白质结构有助我们理解它的功能。研究人员在寻找疾病治疗方案以及应对包括抗生素耐药性、微塑料污染和气候变化等人类社会面临的重大挑战过程中,也能从中受益。 (新华社)

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