从臭名昭著到聪明才智——细菌劫持机制作为先进的遗传工具

2025-07-08 03:14来源:本站

  From Infamy to Ingenuity—Bacterial Hijack Mechanisms as Advanced Genetic Tools

  研究人员发现了寄生植物原体细菌使用的复杂分子机制,这种细菌以在植物中诱导“僵尸”效应而闻名。这一详细的揭示为生物技术甚至生物医学的突破性应用开辟了新的视野。

  由约翰英纳斯中心的Saskia Hogenhout教授领导的研究小组与塞恩斯伯里实验室合作,利用x射线晶体学揭示了SAP05的结构和功能机制。这种分子在植物细胞内连接两种不同成分方面起着至关重要的作用。

  这一发现揭示了自然界中一种特殊现象的新视角,这种现象通常出现在“女巫的扫帚”中,植物的茎和叶由于植原体细菌而增殖。

  这种由昆虫传播的细菌会引发紫菀黄等疾病,显著降低世界各地叶作物的产量,包括油菜、生菜、胡萝卜、葡萄藤、洋葱以及各种观赏和蔬菜作物。

  Hogenhout小组之前的研究揭示了细菌蛋白SAP05是如何通过劫持蛋白酶体的分子机制来操纵植物的。蛋白酶体分解并循环利用植物细胞内不再需要的蛋白质。

  SAP05劫持了这一过程,导致调节生长和发育的蛋白质被分配到一个被称为26S蛋白酶体的分子回收中心。

  这项最新研究关注的是这在结构层面上是如何发生的。SAP05有效地破坏分子循环途径,作为连接其两个细胞靶点的支架:转录因子和蛋白酶体。

  令人着迷的是,SAP05结合的方式使其能够“打开垃圾桶盖”,选择性地处理发育蛋白,同时策略性地保留对其植物宿主生存至关重要的功能。

  Hogenhout教授是约翰英纳斯中心的组长,也是研究小组的负责人,他解释说:“我们现在知道了这种复合物的结构,以及蛋白质是如何与两种细胞成分结合形成短路的。虽然SAP05允许自己参与植物,但它不会破坏其他重要的过程。看到进化以这种方式结晶,真是太神奇了。”

  通常,在植物中,事实上,在所有多细胞生物中,蛋白酶体中蛋白质的循环依赖于一种叫做泛素的分子。

  通过缩短这一过程,SAP05提供了一种执行蛋白质降解基本任务的新方法,它服务于自身的寄生目的,完全独立于泛素。

  这一发现提出了一些有趣的可能性。研究人员被SAP05的精巧精巧以及它在生物技术领域的应用前景所震撼。

  该论文的第一作者刘群博士说:“令人兴奋的是,SAP05分子有两面,一面与转录因子结合,另一面与26S蛋白酶体结合。它非常聪明。”

  通过了解这种细菌机制如何在结构水平上与细胞相互作用,研究人员现在可以利用这些知识来设计类似sap05的分子,这些分子可以被重新用于去除不需要的蛋白质,如病原体效应物或病毒,对治疗、研究和农业产生影响。

  这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

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