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A novel host-specific restriction system associated with DNA backbone S-modification in Salmonella

唐唐添加于 2011-1-7 05:33 | 1505 次阅读 | 0 个评论

作者
Xu T, Yao F, Zhou X, Deng Z, You D
摘要
A novel, site-specific, DNA backbone S-modification (phosphorothioation) has been discovered, but its in vivo function(s) have remained obscure. Here, we report that the enteropathogenic Salmonella enterica serovar Cerro 87, which possesses S-modified DNA, restricts DNA isolated from Escherichia coli, while protecting its own DNA by site-specific phosphorothioation. A cloned 15-kb gene cluster from S. enterica conferred both host-specific restriction and DNA S-modification on E. coli. Mutational analysis of the gene cluster proved unambiguously that the S-modification prevented host-specific restriction specified by the same gene cluster. Restriction activity required three genes in addition to at least four contiguous genes necessary for DNA S-modification. This functional overlap ensures that restriction of heterologous DNA occurs only when the host DNA is protected by phosphorothioation. Meanwhile, this novel type of host-specific restriction and modification system was identified in many diverse bacteria. As in the case of methylation-specific restriction systems, targeted inactivation of this gene cluster should facilitate genetic manipulation of these bacteria, as we demonstrate in Salmonella.
详细资料
- 文献种类:期刊
- 期刊名称: Nucleic Acids Research
- 期刊缩写: Nucleic Acids Research
- 期卷页: 2010年第38卷第20期 7133-7141页
- ISBN: 0305-1048
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研究揭示全新细菌自我防卫机制

近日，记者从上海交通大学获悉，该校邓子新院士团队对DNA骨架硫修饰生物学意义的研究又获得两项重要突破。

国际学术期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）以特写文章发表了该团队由副教授德林主持，博士生徐铁刚和姚芬为共同第一作者的论文《沙门氏菌中与DNA骨架上硫修饰直接关联的一种新的限制系统》。该论文报道了一种新的宿主专一性限制—修饰系统，它与以前人们熟知的DNA甲基化限制—修饰系统截然不同，由7个基因负责，其功能与DNA骨架上的硫修饰直接相关。编辑部在特写中写道：“在沙门氏菌中所发现的这种宿主专一性硫修饰系统，看来是细菌为了抵御外源对DNA的限制性所装备的又一种新的细胞防卫机制，它被一种新的途径酶所编码，堪比细菌在依赖于DNA甲基化之外加装了又一套新的防御体系。”

与之相反的另一套全新的细胞防卫系统发现于天蓝色链霉菌中，由副教授贺新义主持，博士生刘光为第一作者，以《一种IV型限制内切酶ScoMcrA对硫修饰和甲基化修饰DNA都切割》为题发表在《公共科学图书馆—遗传学》（PLoS Genetics）上。这种酶不仅可以切割DNA骨架上发生了硫修饰的DNA，还可以切割DNA碱基上发生了甲基化修饰的DNA。另外，这套限制—修饰系统分别位于两个相互排斥的基因组岛上，具有“水火不容”的敌对性，二者同时表达会导致细胞瞬时死亡。论文评审员称这是一篇“重要、划时代”的论文。这项发现是上海交大与中国科学院微生物研究所和英国Leicester大学合作的结晶。

这是邓子新院士团队自发现DNA骨架硫修饰以来，瞄准科技界普遍关注的有关DNA硫修饰的生物学，尤其是修饰的生理功能这个重大科学问题，公开发表的新的引人注目的原创性成果，充分显示了我国在此前沿新兴领域持之以恒的开拓性和创新性。与 DNA甲基化限制—修饰系统一样，这类新系统的广泛和深度挖掘可能具有重大的分子生物学和生物工程学意义。

目前，DNA骨架硫修饰的研究已成为该团队瞄准前沿、奋力开拓的主要科研方向之一，自他们首次报道DNA硫修饰以来，已先后发表了十余篇相关的系统性研究论文，把对此新兴领域的研究稳步推向新的高度。（来源：科学时报黄辛）

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