细菌抗病毒武器包括阻止DNA被复制的化学物质。
细菌有很多方法来对抗困扰它们的病毒,称为噬菌体。CRISPR-Cas系统和切割噬菌体DNA的限制酶是最好的理解,但还有其他。它们使用各种不同的机制并在感染的不同阶段阻止噬菌体,但它们都依赖于生物学参与者:蛋白质和RNA。不过,新工作刚刚揭示细菌也可以使用化学武器。
细菌产生大量活性小分子,这些小分子对于存活不是必需的,但确实具有生长优势。其中一些杀死同胞微生物的小分子已被(我们)用作抗生素。五十多年前,人们还观察到,细菌会产生能够抑制噬菌体生长的分子。但目前尚不清楚这些分子是否是专门制造的,因为它们会减慢噬菌体的速度。只有现在,背景知识:(a)细菌产生大量生物活性化合物,其中许多确实与其他微生物作斗争,而且(b)噬菌体是细菌的主要祸害,研究人员认为是要检查。
生物化学家筛选了4,种化合物,因为它们能够保护大肠杆菌免受噬菌体感染,并且发现了11种化合物。11种中有9种是所谓的DNA嵌入剂。包含DNA(A,T,C和G)的核苷酸是扁平分子,并且它们沿着DNA螺旋彼此平行堆叠。DNA插入剂在它们之间滑动,干扰细胞分裂过程中DNA的复制。
链霉菌是土壤细菌,是真正的药物库。他们生产超过三分之二的抗生素,并且他们在这个筛选中发现了四种DNA插入化合物,这些化合物恰好已经被用作抗癌剂。为了确定这些分子是否在野外起作用以阻止噬菌体感染,就像它们在实验室中一样,科学家从全球各地-孟加拉国,加拿大,中国,印度,牙买加-收集了链霉菌,并对它们进行了一系列实验。
他们发现这些虫子制造的DNA嵌入剂(化学物质柔红霉素和多柔比星是所用的代表)可以有效地保护它们免受噬菌体感染,并且制造它们的能力相当保守;他们检查的链霉菌菌株中约有30%可以做到。
这些药物在感染早期阻断了一个步骤:在噬菌体将DNA注入细菌宿主细胞之后,但DNA被复制之前。作者推测噬菌体DNA在这一点上特别容易受到细菌产生的低水平嵌入剂的影响,可能是因为它尚未积累DNA结合蛋白的保护性屏障。这些化学物质有效地阻断了所有双链DNA噬菌体的复制。由于它们可以扩散出制造它们的细胞,因此产生它们的细胞可能会保护整个细菌群落。
长期以来,生物学家一直依靠插入剂来显示DNA:溴化乙锭在紫外线下可见,用于在实验室中染色DNA;碘化丙锭是一种红色荧光染料,通常用于在细胞周期分析过程中观察细胞的相对DNA含量(它有助于我们区分那些复制了DNA但尚未分离的细胞)。但显然,细菌使用它们的时间比我们长得多。
自然,.DOI:10./s--x(关于DOIs)。