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携带病毒的黑寡妇蜘蛛毒素DNA被发现

2019-01-12 10:48:39 • 来源：

一种微小的病毒，可能像黑寡妇蜘蛛一样刺痛。这是一对范德比尔特生物学家在对攻击沃尔巴克氏体的病毒基因组进行测序时发现的惊人发现之一，沃尔巴克氏体是一种细菌寄生虫，不仅成功感染了黑寡妇蜘蛛，还成功感染了一半以上的节肢动物，包括昆虫，蜘蛛和甲壳类动物。

携带病毒的黑寡妇蜘蛛毒素DNA被发现

“发现与黑寡妇蜘蛛毒素基因相关的DNA令人惊讶，因为这是第一次发现噬菌体 - 感染细菌的病毒 - 携带动物样DNA，”生物科学副教授Seth Bordenstein说道。 。他和高级研究专家Sarah Bordenstein于10月11日在Nature Communications杂志上发表的题为“Wolbachia的噬菌体WO基因组中的真核生物关联模块”的论文中报道了他们的研究结果。

正常情况下，噬菌体，如他们研究的WO噬菌体，携带的特殊基因可以打破并打败它们靶向的原核细菌细胞的防御。但在这种情况下，“与黑寡妇蜘蛛毒素基因相关的DNA部分在噬菌体中完整无缺，”Bordenstein说。“还有证据表明噬菌体会产生杀虫毒素，但我们还不确定这些毒素是如何被利用和管理的。”

科学家还发现，WO与动物基因组共享许多其他DNA片段。这些包括在动物中发现的真核细胞用于感测病原体的序列，其也参与触发细胞死亡。此外，细胞还有几种基因可以逃避免疫反应。“这些序列更典型的是真核病毒，而不是噬菌体，”Bordenstein评论道。

他推测，WO在这方面的特殊原因是由于其目标的生命历史。一旦Wolbachia感染宿主节肢动物，它就会将自己包裹在节肢动物的一层膜上。结果，噬菌体必须强行穿过这些真核细胞膜才能进入或逃脱。

“我们怀疑它会在围绕沃尔巴克氏体的节肢动物细胞的膜上形成毛孔，从而使噬菌体能够克服围绕它的细菌和节肢动物膜。这可能就是它如何使用这些蛋白质”他说。

他们的测序和生物信息学工作也使Bordensteins能够鉴定噬菌体WO用于将其基因组插入沃尔巴克氏体染色体的基因序列。该信息可提供可用于遗传工程改造细菌的基本工具包。

这种能力可用于加强使用Wolbachia对抗登革热和寨卡病毒的持续努力。事实证明，Wolbachia可以防止这些病毒在传播它们的埃及伊蚊中繁殖。用Wolbachia感染和传播蚊子已经在澳大利亚，巴西，哥伦比亚，印度尼西亚和越南成功进行了实地测试。

与其他方法相比，使用细菌寄生虫有两个潜在的优势：它不依赖于有毒化学物质，一旦引入，细菌迅速传播通过蚊子群并自我维持。“遗传工程Wolbachia的能力可能会导致插入导致细菌产生特性的基因，从而提高使用沃尔巴克氏菌对抗登革热和寨卡病毒的效果。它还可用于对抗其他农业害虫，”生物学家说。

15年前，Bordenstein开始研究WO，因为他很好奇这种病毒是如何在像Wolbachiathat这样的共生细菌中生存和繁殖的，这种细菌具有非常小的基因组。“当时，我的一些同事问我为什么要研究这样一个不起眼的话题，”他回忆说。

几年前，Bordenstein和他的同事认为他们已经回答了涉及噬菌体的主要科学问题，但他们决定为了完整性而对其基因组进行测序。他们不知道他们的分析会产生能够提供病毒学新见解的信息，并可能有助于减少或消除许多疾病，这些疾病已经困扰了人类数千年。

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