德克萨斯A&M大学保罗·斯卡特伯格 噬菌体技术中心的一项新研究表明噬菌体裂解基因是开发新抗生素的关键
学分:德克萨斯A&M大学 噬菌体技术中心是得克萨斯州A&M农业和生命科学学院和得克萨斯州A&M农业生命研究所的一部分，该中心的一项研究表明，噬菌体中的“隐藏”基因——感染和破坏细菌的病毒类型——可能是开发一种新的人类健康抗生素的关键
这项研究发表在《自然通讯》上
对新抗生素的需求 抗生素抗性细菌对人类健康构成越来越大的威胁，迫切需要开发新的抗生素
“人们对噬菌体及其作为抗菌剂对抗病原菌的潜力越来越感兴趣，”噬菌体技术中心主任瑞兰德·杨博士说
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谁监督了这项研究
“这在很大程度上是由于噬菌体的‘裂解基因’在细菌宿主中引起细胞分解的能力
" 大多数噬菌体会导致宿主细胞破裂，这一过程被称为裂解
它们还释放新的“后代”噬菌体病毒体，这些病毒体在遗传和结构上与亲本病毒相同
“小噬菌体，比如本研究关注的那些，会产生一种导致宿主裂解的单一蛋白质，”杨说
“基本上，这种病毒产生一种‘蛋白抗生素’，它通过破坏细胞壁生物合成的多阶段过程，像青霉素一样引起裂解
当被感染的细胞试图分裂时，它会爆炸，因为它不能在子细胞之间形成新的细胞壁
" 他说这些小溶解蛋白可以成为一种全新抗生素的模型
研究的目的和主要发现 这项研究的重点是表征利维病毒的裂解基因，这种噬菌体含有只有三到四个基因的小单链核糖核酸基因组
成千上万的leviviruses被发现
在已知的levivirus基因中，Sgl代表“单基因裂解”
“Sgl编码一种能诱导细菌细胞分解的蛋白质
许多leviviruses含有Sgl基因，但这些基因对研究人员来说仍然是“隐藏”的，因为它们很小，非常多样，可以嵌入其他基因中。
“我们想在单链RNA噬菌体中发现这些‘隐藏’的裂解基因，并了解它们的结构和进化如何有利于开发新的、更有效的抗生素，”Ph
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他是该中心的博士后研究员，也是该研究的第一作者
“我们还想研究如何识别细菌中的某些分子靶标，并将其用于抗生素开发
" Karthik Chamakura，博士
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德克萨斯A&M大学噬菌体技术中心的博士后研究员，是这项研究的第一作者
信用:德克萨斯A&M农业生命 在这项研究中，研究人员能够识别35种独特的对大肠杆菌产生溶解或破坏作用的Sgl。
查马拉说，大肠杆菌
研究小组还确定，这些Sgl中的每一个都可能代表一种独特的宿主细胞裂解机制
钱马拉还指出，以前的研究表明，已知的单链核糖核酸噬菌体具有高突变率
“高突变率允许这些噬菌体感染新的细菌物种，”他解释道
“为了逃离新的宿主，噬菌体必须要么改变现有的Sgl基因，要么进化出新的Sgl
尽管基因组总长度非常短，但这些噬菌体可以编码两个或多个Sgl或原Sgl，具有破坏多种细菌宿主的裂解活性
" 这项研究的另一个影响深远的方面是观察到在研究中发现的大部分Sgls是在噬菌体复制蛋白(或称Rep)的基因中起源和进化的
“在35个Sgl或Sgl候选人中，有22个被发现嵌入了Rep基因，这是不成比例的，”查马拉说
“将Sgl基因的位置覆盖在各自的Rep序列上揭示了大多数Sgl基因在Rep的保守区域进化
这可能意味着利瓦伊病毒基因组中更高度分化的区域，如Rep基因，可能成为Sgl进化的“热点”
" 他说，该研究对基因组的检查也揭示了密切相关的噬菌体显示了新基因进化的重要证据
“这表明这些sgl中的一些不是从现有基因进化而来的，而是从基因组中不编码任何功能分子的部分从头开始制造的，”钱马拉说
因此，一个单链核糖核酸噬菌体在基因进化的不同阶段可能有两个或多个裂解基因
" 研究综述和潜力 总的来说，钱马拉说，这项研究表明Sgls是极其多样的，并且作为肽的来源仍然没有得到很大的开发，这些肽可以用于蛋白质抗生物剂来攻击细菌的细胞功能。
“通过对整个列维病毒宇宙中相对微小的样本进行分析，我们发现了多种小肽，它们在核糖核酸病毒的生命周期中发挥着关键作用，”他说
“我们还发现，李维病毒很容易进化出Sgl基因，有时每个基因组不止一个
因为这些基因彼此之间或与以前已知的Sgl基因之间几乎没有相似之处，所以它们代表了潜在蛋白质抗生素的丰富来源
" 他说，这项研究还应该有助于发现更复杂生物(如植物和动物)的核糖核酸病毒中的小基因及其生物功能，并为研究新基因如何进化提供一个良好的模型
“进一步的研究可能包括利用这些肽来确定抗生素开发的目标，”他说
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