SMART研究人员发现新的抗噬菌体防御机制

2020-05-15

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从研究者新加坡-麻省理工学院联盟研究和技术（SMART），麻省理工学院在新加坡的企业调研，发现了一种新的抗噬菌体防御机制在一些细菌，它们使用先前未知的功能，以保护他们的DNA中发现的。突破性的发现使科学家能够克服细菌对抗生素的耐药性方面的现有挑战。日益增长的抗菌素耐药性是全球卫生界关注的主要问题，噬菌体疗法是抵抗细菌感染的重要支柱。

噬菌体是对抗常用抗生素具有抗性的细菌的一种有效替代方法，其工作原理是将自身的DNA注入细菌中，在细菌中可以复制到破坏细菌的程度。在《自然微生物学》上发表的一篇论文中，研究团队描述了一种在许多细菌中发现的新防御系统，这些细菌以独特的方式起作用以保护自己免受噬菌体的侵害。

该论文由武汉大学王连荣教授领导，由SMART 抗菌素耐药性跨学科研究组（IRG），上海交通大学和清华大学的一组科学家共同撰写。SMART的AMR IRG是一项转化研究和创业计划，旨在解决对抗菌药物耐药性日益增长的威胁。

该论文的合著者Peter C. Dedon教授说：“我们以前发现了一种细菌用于噬菌体的新型防御机制，其中硫以DNA的每条链上的硫代磷酸酯修饰的形式插入到DNA骨架中。” SMART AMR首席研究员。“如果攻击性噬菌体DNA没有修饰，宿主酶会将DNA切成碎片以破坏它。这种限制性修饰机制就像是一种细菌免疫系统，可以防御入侵者。”

“研究小组现在发现的是一种全新的，不同的机制，其中硫代磷酸酯以非常高的频率仅位于一条DNA链上。然后，宿主防御酶在入侵者DNA上划一条链，以阻止病毒复制自身。就像切肉刀的外科医生的刀一样。”

新近鉴定出的SspABCD-SspE PT系统不同于以前已知的PT修饰系统，该系统使用多种蛋白质和酶将噬菌体DNA切成碎片来攻击噬菌体DNA。这一发现将帮助研究人员了解如何应对不断增长的细菌防御噬菌体库，并且对噬菌体治疗具有重大意义。

“我们一直致力于在噬菌体和细菌中发现DNA修饰系统。可能还有更多等待发现的地方。我们发现了一些奇怪的新生物，可用于工程化噬菌体来阻止常见病原体中的细菌防御。” Dedon补充说，他也是麻省理工学院的教授，曾帮助创建了研究所的生物工程系。

AMR IRG是一项转化研究和创业计划，旨在应对日益增长的抗菌素耐药性威胁。通过利用新加坡和麻省理工学院的人才和融合技术，他们旨在通过开发多种创新性和破坏性方法来识别，应对和治疗耐药性微生物感染，从而正面应对AMR。通过强有力的科学和临床合作，他们的目标是为新加坡乃至世界提供变革性的整体解决方案。

麻省理工学院与新加坡国家研究基金会（NRF）于2007年合作成立了SMART，它是麻省理工学院与新加坡之间研究互动的知识和创新中心。SMART是卓越研究与技术园区的第一个实体由NRF开发的Enterprise（CREATE）。它目前包括一个创新中心和五个跨学科研究小组：抗菌素耐药性，用于制造个性化医学的关键分析，用于农业精度的破坏性和可持续技术，未来的城市机动性以及低能耗电子系统。SMART研究由新加坡国家研究基金会根据CREATE计划资助。