Forschung zeigt, wie ein “Schweizer Taschenmesser”-Protein Phagen hilft, ihre Opfer zu entwaffnen

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Forscher des Severinov-Labors bei Skoltech haben zusammen mit ihren Kollegen aus der Schweiz und Israel einen schlecht untersuchten bakteriellen BREX-Abwehrmechanismus untersucht, um zu zeigen, dass er durch ein virales Mehrzweck-Protein, das erfolgreich DNA verkörpert, ausgeschaltet werden kann.

Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlicht.In dem nicht enden wollenden Krieg zwischen Bakterien und Viren, die sie infizieren, ist es äußerst wichtig zu wissen, wo sich die eigene DNA befindet.

Um sich vor feindlicher Invasion zu schützen, haben Bakterien gelernt, ihr eigenes genetisches Material zu markieren, indem sie es an bestimmten Stellen im Genom methylieren.

Die gesamte unmarkierte DNA, z.B.

die eines Bakteriophagen, wird dann von einer Armee von Endonukleasen erkannt, gespalten und abgebaut.

Diese werden Restriktionsmodifikationssysteme (RM) genannt.

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Die Phagen wiederum haben gelernt, diesen RM-Systemen mit Hilfe von DNA-mimischen Proteinen auszuweichen.

Ein Protein, das dem bakteriellen Restriktionskomplex chemisch gesehen wie DNA aussieht, kann es binden und verhindern, dass es jemals an die eigentliche Phagen-DNA gelangt.Der Skoltech-Doktorand Artem Isaev und seine Kollegen von der Universität Tel Aviv und Philip Morris International R&D haben gezeigt, dass Ocr, ein DNA-imitierendes Protein des gut untersuchten T7-Phagen, tatsächlich ein Mehrzweckwerkzeug ist.

Neben der Hemmung von RM Typ I-Systemen kann es den Phagen auch vor BREX (für BacteRiophage EXclusion) schützen, einer weiteren Reihe bakterieller Abwehrmechanismen, die unter anderem von Escherichia coli genutzt werden, die T7 häufig infiziert.”Vor fünf Jahren wussten wir über Restriktionsmodifikation, CRISPR und Toxin-Antitoxin-abortive Infektionssysteme Bescheid, aber in jüngster Zeit hat uns die Bioinformatik gezeigt, dass dies nur ein kleiner Teil der wirklichen Vielfalt der Abwehrstrategien ist, die von Bakterien zur Bewältigung von Phageninfektionen eingesetzt werden.

BREX war das erste in einer Reihe von neuartigen Phagenabwehrsystemen, die bei etwa einem von 10 aller Mikroorganismen gefunden wurden, und bei Bakterien sind sie sogar noch weiter verbreitet als CRISPR.

Trotzdem wissen wir immer noch nicht, welche Funktion fünf von sechs BREX….

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