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近期，研究人員揭示了細(xì)菌防御系統(tǒng)以前神秘而矛盾的特征，即防止DNA入侵的復(fù)雜機(jī)制。這篇題為“Reappraisal of the DNA phosphorothioate modification machinery: uncovering neglected functional modalities and identification of new counter-invader defense systems”的論文對(duì)DndABCDE和DndFGH系統(tǒng)進(jìn)行了全面的探索。

該研究利用比較基因組學(xué)和序列結(jié)構(gòu)分析來剖析DndABCDE和DndFGH模塊的功能。DndABCDE系統(tǒng)，負(fù)責(zé)催化不尋常的硫代酸(PT) DNA主鏈修飾，被發(fā)現(xiàn)通常與DndFGH模塊在功能上解耦。相反，修飾基因鄰域編碼其他核酸酶，潛在地充當(dāng)實(shí)際的限制性成分或自殺效應(yīng)物，限制自私遺傳元件的繁殖。

圖源：Reappraisal of the DNA phosphorothioate modification machinery: uncovering neglected functional modalities and identification of new counter-invader defense systems，https://doi.org/10.1093/nar/gkad1213

細(xì)菌防御系統(tǒng)的復(fù)雜性長(zhǎng)期困擾著科學(xué)家，這項(xiàng)研究為他們的復(fù)雜性提供了前所未有的見解，通過細(xì)致的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了修飾模塊的核心組成部分，包括編碼DNA掃描裝置的共同進(jìn)化基因?qū)?。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了DndDE的DNA結(jié)合界面的多樣化，這表明它具有多種靶向特異性。

該研究強(qiáng)調(diào)了DndDE核心的多功能性，它可以招募其他核堿基修飾，如DNA胞嘧啶甲基化酶基因，以代替PT修飾。另外，該研究確定DndFGH是一種獨(dú)特的抗入侵系統(tǒng)，具有幾個(gè)以前未被表征的結(jié)構(gòu)域，包括核苷酸激酶。這些結(jié)構(gòu)域可能在多種刺激下觸發(fā)其限制性內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域，同時(shí)阻斷入侵甲基化酶的保護(hù)性修飾。

值得注意的是，研究人員在不同的DndH變體中發(fā)現(xiàn)了新的HerA/ ftsk依賴的防御系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是從多種來源獲得的，這些防御系統(tǒng)有可能在復(fù)制、結(jié)合或包裝過程中攔截侵入性DNA，強(qiáng)調(diào)它們?cè)诩?xì)菌生存中的關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著我們對(duì)細(xì)菌防御機(jī)制的理解取得了重大進(jìn)展，并為開發(fā)對(duì)抗抗生素耐藥性和傳染病的創(chuàng)新方法帶來了希望。

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