Cell：重磅!提醒反转子是细菌免疫零碎的“门卫”，确保在病毒沾染后存活上去

2020年11月12日讯/BIOON/---在很多细菌物种中都发明了称为反转子（retron）的特别杂合构造，这种构造一半是RNA，一半是单链DNA。自卑约35年前被发明以来，迷信家们曾经在试验室中学会了若何应用反转子发生单链DNA，但是虽然对反转子停止了年夜量研讨，然则没有人晓得它们在中的功效。

在一项新的研讨中，来自以色列魏茨曼迷信研讨所的研讨人员破解了这个历久以来的谜团：反转子是细菌免疫零碎的“门卫”，可确保细菌菌落在蒙受病毒沾染后得以生活。除了提醒用来维护本人免受病毒沾染的新战略---这种战略与植物免疫零碎所采取的战略惊人地类似---之外，这项研讨还提醒了很多新的反转子，在未来，这些反转子能够会参加到基因组编纂对象包中。相干研讨成果于2020年11月5日在线揭橥在Cell期刊上，论文题目为“Bacterial Retrons Function In Anti-Phage Defense”。

图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.09.065。 这项研讨是在魏茨曼迷信研讨所分子学系Rotem Sorek传授的试验室停止的，由来自他的试验室的Adi Millman，Aude Bernheim博士和Avigail Stokar-Avihail引导。Sorek和他的研讨团队后来并未着手处理反转子的谜团；他们正在寻觅细菌免疫零碎中的新组分，特殊是协助细菌抵挡病毒沾染的组分。比来发明细菌的免疫零碎基因偏向于在基因组中所谓的进攻岛（defense island）内丛聚在一路，这使得搜刮它们变得加倍轻易。当他们在的进攻岛内发明反转子的共同特点时，Sorek团队决议展开进一步伐查。

他们的初步研讨标明，反转子确定介入了维护细菌免受专门沾染细菌的病毒（即噬菌体）的损害。当这些研讨人员更细心地研讨位于已知进攻基因邻近的其他反转子时，他们发明这些反转子一直在物理上和功效上与另一个基因相干联在一路。当相随同的基因或反转子产生渐变时，在抵御噬菌体沾染方面就不太胜利。

随后，这些研讨人员着手在细菌基因组的进攻岛内寻觅更多的这类分子。最终，他们在浩瀚物种的分歧进攻岛内发明了年夜约5000个反转子，个中很多是新的。

为了反省这些反转子能否平日作为免疫机制发扬感化，这些研讨人员将很多反转子逐一地移植到缺少反转子的试验室细菌细胞中。正如他们所猜想的那样，他们在年夜量的这些细胞中发明了可以维护免受噬菌体沾染的反转子。

反转子若何做到这一点呢？这些研讨人员着眼于一种特定类型的反转子，并在面临噬菌体沾染时追踪它的行动，发明它的功效是招致受沾染的细菌细胞他杀。已经被以为仅属于多细胞生物的细胞他杀是中断普遍沾染的最初手腕---假如这种他杀机制可以在病毒完成本身复制并分散到其他细胞之前足够快地杀逝世受沾染细胞。

进一步的研讨标明，反转子不克不及感知噬菌体自己的入侵，而是监督免疫零碎的另一部门，即RecBCD，它是细菌的第一道防地。假如细菌认识到噬菌体曾经搅扰了它的RecBCD，那么反转子将经过第二个相干基因激活它的法式，从而杀逝世受沾染的细胞并维护菌落中的其他部门。

Sorek说，“这是一个聪慧的战略，我们发明它的感化方法相似于植物细胞中采取的维护机制。就像沾染植物的病毒一样，噬菌体也装备了多种克制剂来阻断细胞免疫应对的分歧部门。反转子就像植物中存在的维护机制一样，不须要可以辨认一切能够的克制剂，仅需掌握一种特定的免疫复合物的功效。遭到沾染的植物细胞采取这种‘顿挫沾染（abortive infection）’办法，杀逝世叶片或根部的一小部门，以维护植物自己。在菌落中，异样的战略也可以增进群体的生活，即使就义个体成员。”

反转子在生物技巧中十分有效，这是由于它们以一段RNA开端，这段RNA是分解单链DNA的模板。反转子序列中的这种模板可以被交换为任何所需的DNA序列，有时会与从免疫对象包借用的另一种对象---CRISPR---组合应用，以各类方法把持基因。 Sorek和他的团队以为，在他们判定出的多种反转子中，能够隐蔽了多种可认为特定基因编纂需求供给更好模板的反转子。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Adi Millman et al. . Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.09.065.

2.Mystery molecule in bacteria is revealed to be a guard

https://phys.org/news/2020-11-mystery-molecule-bacteria-revealed.html