長期以來，科學(xué)界普遍認(rèn)為自私基因是寄宿于宿主基因組中的一段DNA，它在宿主體內(nèi)傳播，而不管是否對宿主的生存有利。因此，自私基因也常被稱為寄生DNA。然而，最新的研究表明，自私基因可能并不像我們之前認(rèn)為的那樣自私。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們進(jìn)行的一項研究顯示，一種包含同源重組核酸酶的內(nèi)含子可以為其宿主——噬菌體——提供生存優(yōu)勢。詳細(xì)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，題為《一種內(nèi)含子核酸酶在共同感染的病毒之間促進(jìn)干擾競爭》。

研究作者在文章中寫道：“我們研究了噬菌體ΦPA3中的內(nèi)含子編碼同源重組核酸酶gp210，發(fā)現(xiàn)它通過干擾共同感染的噬菌體ΦKZ的復(fù)制，促進(jìn)了病毒間的競爭。我們顯示gp210瞄準(zhǔn)了ΦKZ中的特定序列，阻止了后代病毒的組裝。”

“這項工作展示了同源重組核酸酶如何在病毒間的干擾競爭中被利用，并提供相對的適應(yīng)性優(yōu)勢。鑒于同源重組核酸酶的普遍存在，這種選擇性優(yōu)勢可能在各種質(zhì)粒和病毒競爭以及病毒-宿主相互作用中具有廣泛的進(jìn)化意義?！?/p>

這項研究的共同第一作者、分子生物學(xué)系的博士后學(xué)者Erica Birkholz博士表示：“這是首次證明自私基因元素可以為它入侵的宿主有機(jī)體提供競爭優(yōu)勢。理解自私基因元素并不總是純粹‘自私’的，這對于更好地理解所有生命領(lǐng)域的基因組進(jìn)化具有重要意義。”

在這項研究中，研究人員重點分析了“巨型”噬菌體的動態(tài)，當(dāng)兩個噬菌體共同感染單個細(xì)菌細(xì)胞并相互競爭時，內(nèi)含子的核酸酶（作為一種DNA切割工具）發(fā)揮了作用。研究表明，來自一個噬菌體的移動內(nèi)含子的核酸酶干擾了競爭噬菌體的基因組，因此被認(rèn)為是一種戰(zhàn)斗工具，因為它被記錄到切割了競爭噬菌體基因組中的一個關(guān)鍵基因，從而破壞了競爭對手正確組裝其后代并繁殖的能力。

△插圖顯示了內(nèi)含子核酸酶切割競爭病毒的DNA并破壞其繁殖過程。[Pogliano實驗室，加州大學(xué)圣地亞哥分校]

這項研究的重要性在于，噬菌體病毒作為對抗抗生素耐藥細(xì)菌的治療工具正在興起。醫(yī)生們已經(jīng)開始使用噬菌體雞尾酒來對抗這種日益嚴(yán)重的感染危機(jī)，新的信息可能在多個噬菌體的使用中發(fā)揮作用。了解某些噬菌體如何利用自私基因作為對抗其他噬菌體的武器，有助于研究人員理解為什么某些噬菌體組合可能無法達(dá)到其全部治療潛力。

生物科學(xué)教授Joe Pogliano博士表示：“這項研究中的噬菌體可以用來治療與囊性纖維化相關(guān)的細(xì)菌感染。了解它們?nèi)绾蜗嗷ジ偁帉⑹刮覀兡軌蛑谱鞲玫氖删w治療雞尾酒?！?/p>

參考文獻(xiàn)：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl1356

編輯：王洪

排版：李麗