为了遏制被感染的细菌 他们会自卫

有时候，对抗敌对入侵者的最佳防御是长时间的午睡。至少，这个策略似乎适用于细菌。

在《自然》杂志描述的一项新研究中，洛克菲勒的科学家表明，被病毒攻击的微生物不仅会防御敌人，还会保护自己。研究人员发现，这种极端措施不会杀死细菌，而是让它们进入休眠状态，以防止感染扩散。

恶意病毒在细菌中，被称为噬菌体的病毒是公敌。这些病原体通过将它们的基因组注射到毫无疑问的微生物中来繁殖，最终导致它们的宿主细胞破裂，此时后代噬菌体被释放出来感染细菌群体的其他成员。

为了缓解这些攻击，细菌进化出了一种叫做CRISPR的免疫机制，即聚集在一起的规则短回文重复序列，它可以在相关Cas酶的帮助下检测和破坏外来遗传物质。

微生物有许多不同的CRISPR系统，其中一个吸引了卢西亚诺马拉菲尼的注意，因为它独特的抵抗入侵者的策略。虽然大多数Cas酶会破坏病毒DNA，但这种特殊的酶Cas13是通过切割RNA起作用的。

“因为Cas13的目标是RNA，所以最初认为它已经进化成了一种可以阻断RNA基因组的噬菌体。问题是RNA噬菌体非常罕见，”他说。"所以我们想知道它是否已经发展成一种不同的功能."

在与Helen Hay Whitney的博士后同事Alexander Meeske的合作中，Marraffini展示了Cas13的激活实际上可以保护细菌免受更常见的DNA基因组噬菌体的侵害。然而，他们想知道，一种核糖核酸切割酶如何真正抵御这种病毒微生物？

通过一系列实验，研究人员发现Cas13可以通过阻断细菌来帮助细菌。也就是说，这种酶会切断宿主RNA的一部分，让细菌进入休眠状态——微生物保持存活但不生长的休眠状态。Meeske说，这种策略非常有效，因为病毒需要宿主RNA来复制。

“噬菌体是寄生虫：它们没有传播所需的所有元素，所以它们依赖于宿主，”他解释说。“如果宿主细胞不制造这些元素，那么噬菌体就无法繁殖。”

无法逃脱

研究人员还发现，Cas13比其他Cas酶更彻底地杀死病毒。标准的CRISPR-Cas系统具有高度特异性，它可以切割出与精确基因序列相匹配的DNA。虽然这种特异性可能是一种资产，但它也有一个很大的缺点：如果病毒发生变异，CRISPR无法识别入侵者，噬菌体也无法逃脱。

“如果噬菌体的目标序列中存在单点突变，那么Cas通常看不到病毒，感染就会成功，”Maraffini说。“但是对于Cas13，我们没有看到任何突变体。”

研究人员将这种出色的抗病毒能力归因于这样一个事实，即细胞休眠并不针对特定的病毒，而是使任何噬菌体——包括突变体——无法繁殖。虽然不确定的午睡可能看起来不像微生物生活，但Meeske指出，Cas13的真正好处不在于个体水平，而在于细菌群落的整体水平。

“噬菌体可以转移其基因有效载荷，并且只复制一次，”他说。“因此，如果他们以不恰当的理由将自己的基因组注射到宿主体内，感染就会停止。噬菌体会输，细菌会赢。”

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