IF 16.6 Nature communications│基于结构指导的抗CRISPR及抗噬菌体防御蛋白的发现

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总述：

在微生物的世界里，细菌和噬菌体之间展开了一场复杂的进化竞赛。细菌通过发展各种防御系统来保护自己免受噬菌体的感染，而噬菌体则进化出多种策略来克服这些宿主的防御机制。研究人员聚焦于这一进化互动的分子层面，特别是在抗噬菌体和反防御系统的识别和功能分析上。研究人员利用了蛋白质结构相似性和基因共现分析，对超过6600万个病毒蛋白质序列和超过33万个宏基因组组装的基因组进行了全面筛选。这一筛选的目的是鉴定出那些涉及抗噬菌体活动和反防御机制的关键蛋白质。在此基础上，对约30万种蛋白质的结构进行了预测，并与已知的抗CRISPR（Acr）蛋白和其他抗噬菌体蛋白进行了大规模的结构对比分析。这种方法识别出那些仅通过初级序列分析可能无法发现的结构同源性。

通过这种结构基础的方法，成功鉴定了一种新型的拟杆菌属噬菌体Acr蛋白，该蛋白能够抑制Cas12a的功能，以及一种名为BxaP的嗜粘阿克曼氏菌抗噬菌体防御蛋白。值得注意的是，bxaP基因位于编码噬菌体排斥（BREX）和限制性修饰防御系统的基因座中，但它能够独立地提供免疫功能。这一发现为研究人员理解噬菌体与宿主之间复杂的相互作用提供了新的视角。研究强调了结合蛋白质结构特征和基因共定位信息的方法在研究细菌与噬菌体相互作用中的重要性。通过这种多维度的分析，不仅能够发现新的防御和反防御蛋白，还能深入理解它们的功能机制。这种方法的应用，为揭示微生物世界中的进化动态提供了一个强有力的工具，有助于理解和利用细菌与噬菌体之间的相互作用，例如在生物技术和疾病治疗中。

引用文献：Duan, Ning., Hand, Emily., Pheko, Mannuku., Sharma, Shikha., Emiola, Akintunde..   Structure-guided discovery of anti-CRISPR and anti-phage defense proteins. Nature communications, 2024.

DOI：10.1038/s41467-024-45068-7