物理科技生物学-PHYICA

科学家分析窃取电子的噬菌体蛋白质的结构音ノ木さくら和机制

化学 2021-12-13 00:02:07

莱斯大学的迈克·威廉姆斯 水稻科学家正在分析铁氧还蛋白的作用,铁氧还蛋白是病毒噬菌体改变海洋生物光合细菌的电子传递时产生的,光合细菌产生氧气并储存碳

当病毒(粉红色)感染细菌时,它会产生一种铁氧还蛋白,这种蛋白会与细菌现有的电子结构结合,并改变其新陈代谢

信用:伊恩坎贝尔 在海洋表面之下,一种病毒正在劫持地球上最丰富的生物体的新陈代谢

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莱斯大学的科学家分析了铁氧还蛋白的作用。铁氧还蛋白是由噬菌体改变海洋原绿球菌储存碳的能力和对抗化石燃料消耗产生的温室气体效应而产生的

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marinus是一种光合蓝细菌,主要生活在热带和亚热带地区,估计有10到27个(1800万个)海洋细菌利用阳光产生氧气,每年总共储存40亿吨碳

其中一些碳为其他海洋生物提供了重要的原料

但是噬菌体不是它们的朋友

这种病毒通过窃取细菌从光中产生的能量来增强自身,对其受害者的基因组进行重新编程,以改变其传递电子的方式

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赖斯博士后研究员、《生物化学杂志》该项研究的主要作者伊恩·坎贝尔说,海洋生物及其碳储存机制对温度敏感,因此它值得关注,因为气候变化会使海洋变暖并扩大其活动范围

“这种生物在海洋中的生长范围可能会增加这些微生物储存的总碳量,”他说

“另一方面,根据最近的一项预测,感染这些细菌的病毒可能会改变碳固定,并有可能阻止每年从空气中排出数十亿吨碳

" 坎贝尔说,这项研究的目的是探索病毒与宿主相互作用的各种方式

在这个过程中,研究人员发现噬菌体控制了宿主自身的电子流,重新连接了细菌的新陈代谢

“当病毒感染时,它会停止细菌蛋白质的生产,并用它自己的变体来代替它,”他说

“我把它比作在电脑上安装不同的操作系统

" 研究人员使用合成生物学技术来混合和匹配噬菌体和蓝细菌蛋白质,以研究它们如何相互作用

由莱斯生物化学家乔治·菲利普斯领导的部分研究也首次确定了一种关键噬藻体铁氧还蛋白的结构

“噬菌体通常会进入细胞并杀死一切,”莱斯合成生物学家乔纳森·西尔伯格说,他是这项研究的首席科学家,也是该大学系统、合成和物理生物学项目的主任

“但是伊恩的结果表明这些噬菌体正在建立一个复杂的控制机制,”他说

“我不会说它们已经将宿主僵尸化了,因为它们允许细胞继续做一些自己的家务

但是它们也插入自己的铁氧还蛋白,比如电力电缆,来微调电子流

" 而不是直接用噬氰体和P

马林斯、坎贝尔和他的团队使用合成生物学工具,对更大、更容易理解的大肠杆菌重新编程,以表达模拟两者之间相互作用的基因

西尔伯格说:“从海洋中取出一个噬菌体和一个蓝细菌,试图研究生物学,尤其是电子流,通过经典的生物化学是非常困难的。”

“伊恩从噬菌体和宿主两者中挑选了伴侣,通过在另一个细胞系统中编码他们的DNA将他们放在一起,并能够很快得出一些有趣的结果

“这是合成生物学在理解复杂事物方面的一个有趣的应用,否则测量起来会很困难,”他说

研究人员怀疑他们在大肠杆菌中模拟的蛋白质

大肠杆菌,原绿球菌P-SSM2噬菌体铁氧还蛋白,并不是什么新东西

西尔伯格说:“人们知道噬菌体编码不同的电子传递物质,但他们不知道如何连接噬菌体和宿主之间的电线。”

“他们也不太了解噬菌体的进化

这种结构清楚地表明,这种噬菌体可以追溯到参与光合作用的特定祖先蛋白质

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