具有細菌和病毒新知識的潛在生物技術(shù)和健康應(yīng)用
奧塔哥大學(xué)的研究旨在更好地了解細菌及其病毒如何相互作用和進化,這將使未來的研究能夠利用細菌及其病毒進行潛在的生物技術(shù)和健康應(yīng)用。
研究由微生物學(xué)和免疫學(xué)系的Simon Jackson博士和副教授Peter Fineran研究細菌和免疫系統(tǒng)的功能及其對細菌和病毒共同進化的影響的研究發(fā)表在今天的頂級科學(xué)期刊Cell上主機和微生物。
感染細菌的病毒被稱為噬菌體(簡稱“噬菌體”),是地球上最豐富的生物實體,影響著我們生活和全球生態(tài)系統(tǒng)的許多方面。
杰克遜博士說噬菌體和細菌之間的戰(zhàn)爭永遠存在,許多細菌使用被稱為CRISPR-Cas系統(tǒng)的免疫防御來保護自己。
“更多地了解噬菌體和細菌之間相互作用的研究,特別是細菌CRISPR-Cas免疫功能如何在國際上被許多突破性的生物技術(shù)應(yīng)用開發(fā),包括基因編輯,”杰克遜博士解釋說。
“我們認為這一研究領(lǐng)域?qū)ι锛夹g(shù)應(yīng)用具有很大希望,也可能是使用噬菌體治療傳染病的重要考慮因素。
“例如,由于噬菌體會殺死特定的細菌,它們可以作為抗生素的替代品來治療某些傳染病,甚至可以殺死抗生素抗性細菌。”
細菌適應(yīng)性免疫在概念上與人類適應(yīng)性免疫相似。細菌必須首先針對特定的噬菌體“接種”,這涉及細菌儲存一小段病毒DNA,稱為“間隔物”,用于識別和防御未來的感染。
在之前的一項研究中,研究了CRISPR-Cas系統(tǒng)如何獲得間隔物,奧塔哥研究小組發(fā)現(xiàn),細菌通常會獲得“不正確”的間隔物,稱為“滑動間隔物”。當時,他們不知道不正確或不精確的滑動墊片是否起作用。
分子微生物學(xué)家Fineran副教授表示,他們最初的觀察結(jié)果令人驚訝,并表明這些滑動的間隔物通過刺激細菌獲得針對同一噬菌體的額外間隔物來提高細菌免疫力非常有效。這種意想不到的作用增加了免疫多樣性,這對于細菌保護免受快速進化的噬菌體很重要。
“幾個小組之前已經(jīng)確定了不準確獲得或滑動的間隔物的發(fā)生。但是,之前沒有人考慮過它們是否具有功能性或它們對免疫力有何影響,”Fineran副教授解釋說。
“通過展示它們是功能性的并且可以為細菌提供益處,我們已經(jīng)揭示了細菌和噬菌體之間進化斗爭的意外復(fù)雜性。”
Fineran副教授說,如果在未來,研究人員可以確定如何首先獲得免疫力,他們可能能夠預(yù)防或促進免疫力的應(yīng)用。
“例如,在用于生產(chǎn)奶酪和酸奶的乳制品行業(yè)中,細菌對噬菌體具有抗性是有益的,而如果噬菌體用作抗微生物劑,免疫力的出現(xiàn)將是不合需要的 - 類似于抗生素抗性。”
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