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从臭名昭著到独创性细菌劫持机制作为先进的遗传工具

开心的月饼 2023-12-06 13:58:50 健康养生

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

从臭名昭著到独创性细菌劫持机制作为先进的遗传工具

JohnInnes中心SaskiaHogenhout教授领导的团队与Sainsbury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。该分子在桥接植物细胞内两种不同成分方面发挥着至关重要的作用。

这一发现为自然界的一种奇特现象提供了新的线索——主要见于“女巫扫帚”,即植物茎和叶因植原体细菌而增殖。

这种昆虫传播的细菌会引发紫菀黄病等疾病,显着降低全世界范围内的叶类作物的产量,包括油菜、生菜、胡萝卜、葡萄树、洋葱以及各种观赏植物和蔬菜作物。

Hogenhout小组之前的研究揭示了细菌蛋白SAP05如何通过劫持称为蛋白酶体的分子机制来操纵植物。蛋白酶体分解并回收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称为26S蛋白酶体的分子回收中心。

这项最新研究的重点是在结构层面上这是如何发生的。SAP05有效地破坏了分子回收途径,充当连接其两个细胞靶标(转录因子和蛋白酶体)的支架。

令人着迷的是,SAP05的结合方式使其能够“揭开垃圾箱的盖子”,选择性地处理发育蛋白,同时战略性地保留对其植物宿主生存至关重要的功能。

约翰·英尼斯中心(JohnInnesCenter)的小组组长、这些发现背后的研究小组负责人Hogenhout教授解释说:“我们现在知道了这种复合物的结构,以及蛋白质如何与两个细胞成分结合以形成短路。而SAP05允许自身“参与到植物中,不会扰乱其他重要的过程。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称为泛素的分子。

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,该方法有其自身的寄生目的,并且完全独立于泛素。

这一发现提出了一些有趣的可能性。研究人员对主操纵器SAP05的复杂独创性及其在生物技术中的前景广阔的应用感到震惊。

论文第一作者刘群博士说:“看到这个分子SAP05有两侧,一侧与转录因子结合,另一侧与26S蛋白酶体结合,真是令人兴奋。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,这些分子可以重新用于去除不需要的蛋白质,例如病原体效应子或病毒,从而对治疗、研究、以及农业领域。


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