Cell Mentor:这篇论文,源于她博士后期间的一个“意外”发现

来源: Cell Signaling Technology,Inc(China)   2019-9-22   访问量:1440评论(0)

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Cell Mentor是Cell Press细胞出版社与CST联手推出的最新在线资源平台。Cell Mentor旨在为青年科研工作者提供发展解析、文章发表指南、实验设计和操作技术等实用资讯。丰富的资源内容几乎覆盖了科研人员工作、学习和生活的方方面面。接下来阅读今日推荐的Cell Mentor文章。

一篇研究论文通常是持续十年甚至数十年努力的结果,而坚持的过程也正体现了科研工作者“打破砂锅问到底”的求索精神。本文的主人公在博士后期间一个无心插柳的实验结果,让她在拥有自己的独立实验室后仍不断寻找其背后的机制。

2018年4月,中国科学院南海海洋研究所的王晓雪博士发了一条朋友圈,描述了一项萦绕在她心头近10年的研究终于有了突破性进展。


大约一年之后,2019年4月16日,王晓雪课题组联合宾夕法尼亚州立大学的Thomas Wood课题组,在Cell Press细胞出版社开放获取期刊 Cell Reports 上报道了细菌利用感染它们的病毒(即“噬菌体” )进行自我识别的新方式。论文标题及免费下载链接: Phages Mediate Bacterial Self-Recognition.

传统意义上,病毒被认为是细菌的“敌人”。而这项新研究发现,定植在肠道中的细菌可以通过“病毒”来进行“自我识别”,即区分自己和其他细菌。文章并列通讯作者Thomas Wood教授指出:“这意味着我们应该重新评估病毒与其细胞宿主之间的关系,因为有时病毒感染也可能是件‘好事’。”

该研究的想法源于王晓雪博士在准备细菌运动性平板时,发现不同的大肠杆菌K-12菌株之间在运动性平板上形成了“分界线”,而相同的克隆之间并不会形成这种“分界线”(如图1)。为了揭示这背后的机制,中美两个课题组通力合作,对完整大肠杆菌K-12文库中的4,296个单基因敲除的菌株进行了筛选。结果发现,当菌株中携带的突变基因影响到噬菌体复制所需的基因时,分界就完全消失了。



图1:大肠杆菌自我识别的“分界线”(红色箭头)

照片由王晓雪提供

与上述结果一致的是,他们发现在利用其前期构建的大肠杆菌K-12中的9个隐匿型噬菌体缺失突变株进行检测时,其中一个古老的隐匿型噬菌体CPS-53携带的YfdM蛋白,是负责细菌自我识别的关键蛋白。研究结果表明,烈性噬菌体SW1通过使用宿主的“神秘”防御蛋白CPS-53的YfdM进行繁殖,来控制“分界线”的形成。

这种新的自我识别机制允许细菌群体与“亲属”进行交流,同时对抗“非亲属”。这种交流对营养需求、毒力表达、密度感应和生物膜形成都具有重要意义。细菌能够通过化学信号的交流将自己与其他细菌区分开来。这项新的研究也展示了细胞利用病毒来区分自己和周围环境中密切相关的细菌。因此研究人员建议应该重新评估病毒与其他细胞宿主之间的关系,因为病毒感染可能在某些竞争条件下会对宿主更为有利。

在未来的研究中,中美双方的研究人员还计划合作研究SW1如何避免攻击其宿主细胞,而不杀死缺乏病毒的细菌,并了解细胞如何竞争以寻求更好地利用病毒来对抗细菌感染的可能。“如果我们更好地了解病毒如何选择攻击哪些细胞,我们或许就能更好地利用病毒来对抗细菌感染。”



关于王晓雪博士

王晓雪,中国科学院南海海洋研究所研究员,博士生导师。主要从事海洋微生物的环境适应与进化机制研究,聚焦细菌与噬菌体之间的相互作用和毒素-抗毒素的功能研究。发现了细菌中第一个V型毒素-抗毒素系统,受到国际同行的广泛认可;并系统地揭示了噬菌体对细菌宿主的冷适应和环境胁迫反应中的重要功能。先后主持国家重点研发、973课题、基金委深海微生物重大项目课题、面上项目等多项国家海洋微生物项目。



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