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细菌在邻居体内引爆病毒“炸弹”

  

  

  根据2月23日发表在《自然》杂志上的一项新研究,某些大肠杆菌菌株可以通过产生大肠杆菌蛋白来进行细菌战,这种化学物质可以唤醒邻近细胞DNA中长期休眠的病毒,有时会导致它们被摧毁。

  “这是一个有趣的策略,也是一个危险的策略,”新西兰基督城坎特伯雷大学的进化微生物学家希瑟·亨德里克森(Heather Hendrickson)告诉《科学新闻》,他没有参与这项工作。

  在细菌的整个生命周期中,噬菌体——感染细菌的病毒——将它们的DNA插入到细菌的基因组中。通常,这些被称为噬菌体的内嵌病毒是无害的,除非有什么东西触发它们的逃逸,否则它们会处于休眠状态。该研究报告称,大肠杆菌可以释放大肠杆菌蛋白,破坏邻居的DNA,触发细菌的DNA修复系统,即所谓的SOS反应。这会从细菌的基因组中释放出噬菌体DNA,使病毒恢复其毒性。一旦这些病毒从细菌基因组中释放出来,它们就会复制并从宿主微生物中爆发出来,摧毁宿主微生物。它们也会开始感染其他邻近的细菌,包括释放大肠杆菌素的细菌。

  大肠杆菌素可以破坏哺乳动物细胞中的DNA。在人类中,研究表明这种损害会导致结肠癌。这项新的研究表明,大肠杆菌蛋白可能是细菌用来对抗其他细菌的武器,而不是人类宿主。

  大肠杆菌素通常对细菌并不致命。尽管它会对大多数细菌造成DNA损伤,但该研究的作者报告称,大多数细菌能够修复损伤。据《科学新闻》报道,这可能是因为大肠杆菌蛋白不稳定,在造成不可挽回的伤害之前会迅速降解。研究人员还发现,一些细菌产生的化学物质可以抑制大肠杆菌蛋白。

  大肠杆菌素的快速衰变“表明这是一种非常短距离的交流,”迈克尔·多尔蒂(Michael Dougherty)告诉《科学新闻》(Science News),他是盖恩斯维尔佛罗里达大学的微生物组研究员,没有参与这项研究。“当细菌形成生物膜时,数万亿细菌堆叠在一起,也许它会产生影响。

  因为大肠杆菌素是如此短暂,所以很难研究。这就是为什么霍华德休斯医学研究所的微生物学家Emily Balskus和她的团队使用间接方法来研究这种化合物,首先检查它的结构,并确定它可能与DNA的双螺旋形成键,然后断裂。然后,当研究人员研究被噬菌体感染的细菌时,他们发现,将产生大肠杆菌素的细菌与感染病毒的细菌共培养会导致病毒激增。他们在感染了多种潜伏病毒的细菌中发现了同样的现象。他们还发现,将产生大肠杆菌素的细菌与感染病毒的细菌共培养,会导致含病毒细菌的数量减少。

  大肠杆菌素可能不是单独起作用的。研究小组发现,这种化学物质本身不能重新激活噬菌体。研究人员只能通过结合产生大肠杆菌素的细菌产生的所有化学物质并将它们传递给其他细菌来观察这种效果。

  研究人员还不知道大肠杆菌素是否能在细菌的自然栖息地(如人类和其他动物的肠道)中触发噬菌体。巴尔斯库斯告诉《科学新闻》,也许唤醒这些病毒是一场意外。她说,她和她的同事们正在继续努力,以查明情况是否如此。

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