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在细菌中复活的40亿年前的化石蛋白质可以保护它们免受病毒侵害

2018-12-28 11:37:16 • 来源：

在一个概念验证实验中，一个40亿年前的蛋白质被改造成现代大肠杆菌，保护细菌免受被细菌感染的病毒的劫持。好像大肠杆菌突然变得类似，但噬菌体只知道如何破解数字化。古老的蛋白质，一种祖先形式的硫氧还蛋白，与现今的类似物相似，它可以在大肠杆菌中发挥作用，但不同，噬菌体不能利用这种蛋白质。这项可能对植物生物工程有用的工作将于5月9日出现在Cell Reports中。

在细菌中复活的40亿年前的化石蛋白质可以保护它们免受病毒侵害

西班牙格拉纳达大学的资深作家Jose Sanchez-Ruiz说：“这是一场军备竞赛。硫氧还蛋白在进化过程中一直在变化，以避免被病毒劫持，而且病毒一直在肆虐这种蛋白质。” “所以我们回去了，我们破坏了所有的病毒战略。”

Sanchez-Ruiz的实验室专门用于重建编码蛋白质的古老基因序列。由于蛋白质不能保存数十亿年，研究人员根据许多不同类群的遗传数据对古代蛋白质进行了最佳估计。硫氧还蛋白是一种多功能的工作马蛋白，可以移动电子，使细胞内的化学反应发生，是实验室的最爱，因为它几乎从生命的起源出现，并且存在于所有现代生物中。我们不能没有它，大肠杆菌也不能生存。

硫氧还蛋白也恰好是噬菌体必须募集才能存活和复制的蛋白质之一。没有劫持的硫氧还蛋白，病毒就会走向死胡同。在由格拉纳达大学的博士后AsunciónDelgado领导的一系列实验中，研究人员测试了原始硫氧还蛋白的七次重建，年龄从15亿年到40亿年不等，看看它们是否可以起作用。现代大肠杆菌。

老派的硫氧还蛋白通过了测试，取得了不同程度的成功。“这有点令人惊讶，”德尔加多说。“现代生物体是一个完全不同的细胞环境。祖先的硫氧还蛋白具有不同的分子伴侣，不同的一切。我们从现在得到的越远，它们在现代生物体中工作的越少。但即使我们回到接近原点生活中，他们仍然表现出一些功能。“

但祖先的硫氧还蛋白与现代噬菌体无法识别或结合它们的差别不同。

然而，复活古老的蛋白质可能不仅仅是科学的好奇心。病毒学家倾向于关注人类感染者，但杀死大多数人的病毒不是人类病原体，而是杀死作物，引发饥荒和大规模饥饿的病毒。Delgado，Sanchez-Ruiz和他们的同事推测古老的蛋白质可以编辑成植物，以防止作物杀死病毒。然而，这个想法尚未在植物中进行测试。

“如果它适用于植物，它不会是来自古老细菌的基因;它将来自同一植物的基因。它将是来自同一植物的基因的祖先版本，”Sanchez-Ruiz说。“当然，这是遗传改变，但它是一种温和的遗传改变。这不像将一个物种的基因转移到不同的物种。而且，这不像侏罗纪公园。它只是一个相对的植物已经存在的基因变化很小。“

蛋白质复活实验也可以阐明进化如何在蛋白质水平上起作用。“我们能做的就是让病毒进化以适应祖先的蛋白质，然后反向进行实验，”桑切斯 - 鲁伊斯说。“一旦它适应了祖先的蛋白质，我们就可以测试它对现代蛋白质的反应。我们可以看看它是否会重演进化。所以这将是斯蒂芬·J·古尔德的一个分子版本重播生命的磁带'想法。“

研究人员的下一组实验将重点关注蛋白质进化的基本原理，但他们指出，理解和复活旧蛋白质可能是生物技术的关键资源。生物工程师可能能够重复使用早期病毒和细胞的共同进化历史中的旧元素，而不是引入新的元素。“有些人认为进化论只是一种理论，或者只是某种哲学解释，”桑切斯 - 鲁伊斯说。“进化研究具有实际应用。”

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