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一旦隐藏的细胞结构出现在对抗病毒中

2019-11-27 10:30:58 • 来源：

新亚利桑那大学领导的研究揭示了细菌对抗病毒的最新策略之一的结构和功能：由高度组织化的酶组成的舰队，提供快速的免疫反应，能够迅速切碎病毒入侵者的有害DNA。

“这是一个什么样的通常被称为世界上最古老战争的一部分，”南希·霍顿，分子和副教授说，细胞生物学谁领导是开展上个月发表的研究实验室的结构。“这场战争无处不在，从海洋到土壤再到我们自己的勇气。”

一旦隐藏的细胞结构出现在对抗病毒中

酶是活细胞中可加速化学反应的蛋白质。一些酶可以呈现多种形状，每种具有不同的功能，并在它们之间切换。在这种情况下，一种特定的酶 SgrAI的形状会缓慢切割侵入性DNA。但是，当许多此类酶连接并围绕一定长度的DNA缠绕时，它们会形成一条细丝，将DNA切割能力提高200倍。

霍顿说：“ SgrAI酶含有两个金属原子，它们必须将它们直接放在要切割DNA的位置旁边。” “非细丝形式的酶结构将两个金属原子之一置于错误的位置。在细丝结构中，我们看到了酶形状的变化，将那个原子推到位。”

快速的免疫反应非常重要，因为被细菌攻击的病毒(称为噬菌体)会在向细菌细胞注入自身遗传物质之前附着在细菌细胞外部。进入噬菌体后，噬菌体劫持了细菌的复制机制以复制自身。最终，新合成的病毒从捕获的细胞中爆发而感染其他细菌。

霍顿说：“这确实是基础研究。” “但是，在修复它们之前，您必须先了解事物的工作原理。还有许多其他医学上重要的酶都在使用这种机制。当它们不起作用时，它们与癌症，自身免疫性疾病，糖尿病等有关。 –这是细胞生物学的基础。”

这些发现是霍顿对长丝形成酶存在的更大研究兴趣的一部分。

寻找细丝

细丝是大约50年前首次发现的，后来被揭示细胞内部运作的方法迷失了。

在1960年代，研究人员使用显微镜将电子从其被测物体上反弹出来，以使细节小于可见光的波长。但是随后出现了X射线晶体学技术，该技术导致了DNA结构的发现，并且使研究人员能够获得更高分辨率的图像。X射线晶体学在随后的几十年里取代了实验室，并且丝线由于未形成可检测的晶体结构而未被发现。

直到2010年左右，丝线才被人们遗忘，直到那时，包括霍顿实验室在内的世界上少数实验室开始使用新型的高分辨率电子显微镜再次研究细胞结构。

霍顿说：“当我的实验室在2010年首次发表有关细丝存在的论文时，我遇到了很多阻力。” “在发现这个问题的那段时间里，我注意到其他一些实验室也发现了它。回顾科学文献之后，我意识到我们已经知道了几十年前，但是我们却忘记了。这就是为什么我称其为复兴-这是一个重新发现。但后来我们不知道细丝形成的原因和方式。因此，我们最近所做的工作是研究细丝形成的原因，它们提供的优势以及它们的用途。”

本月，霍顿在《自然评论分子与细胞生物学》(Nature Reviews Molecular and Cellular Biology)上发表了关于独立长丝发现的简编，她将它们识别为同一现象。

她现在是新兴的酶丝化领域的领导者。她正在使用美国国家科学基金会(National Science Foundation)总计超过230万美元的赠款来研究SgrAI和磷酸果糖激酶(一种称为PFK的人类代谢酶)的细丝形成的结构和机理，以了解细丝形成对酶活性调节的益处。

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