古代ウイルスが細菌防御に活用可能(Prehistoric viruses can be used to defend bacterial cells)

ad

2025-10-24 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学のトーマス・ウッド教授らは、太古のウイルス(潜在性プロファージ)が細菌をウイルス感染から守る新たな防御機構を発見した。プロファージが組み込まれた細菌では、リコンビナーゼ酵素PinQが外来ウイルスを検知するとDNAを反転させ、キメラタンパク質Stfを生成してウイルスの吸着を阻止する。この「遺伝的反転防御」は、進化的に洗練された抗ウイルスシステムであることが判明した。E. coli実験でStfを過剰発現させると感染が抑制され、ウイルス側も進化的に付着タンパク質を変化させる様子が観察された。この仕組みは、抗生物質耐性菌対策や発酵食品製造に応用可能とされる。研究成果は『Nucleic Acids Research』誌に掲載された。

古代ウイルスが細菌防御に活用可能(Prehistoric viruses can be used to defend bacterial cells)
The proteins that allow viruses to land on bacteria — Gp38 — are attracted to FadL and OmpF, two proteins that help make up the outer walls of bacterial cells. StfE2, the chimeric protein formed with the help of the dormant prophage, stops the virus from landing on and infecting the bacteria. Credit: Provided by Thomas Wood. All Rights Reserved.

<関連情報>

ファージT2の吸着は、セリンリコンビナーゼPinQによる潜在性プロファージDNAの反転により阻害される Adsorption of phage T2 is inhibited due to inversion of cryptic prophage DNA by the serine recombinase PinQ

Joy Kirigo, Daniel Huelgas‐Méndez, María Tomás, Michael J Benedik, Rodolfo García‐Contreras, Thomas K Wood
Nucleic Acids Research  Published:16 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkaf1041

Abstract

Recombinases catalyze site-specific integration, excision, and inversion of DNA and are often found adjacent to anti-phage system genes clustered in defense islands; however, their function in phage defense is unknown, as they are frequently dismissed as markers of prophages. Here, we characterize the physiological role of the previously uncharacterized serine recombinase PinQ (P segment inversion by Qin) of Escherichia coli cryptic prophage Qin and discover that it inhibits T2 phage infection by inverting a 1797 bp segment in a different cryptic prophage e14; this inversion leads to the formation of a novel protein from two chimeric genes, StfE2, that we find blocks phage adsorption. Modeling shows StfE2 inhibits T2 phage adsorption by preventing Gp38 binding to its primary receptors, porins FadL and OmpF. Corroborating the receptor-blocking hypothesis, T2 escape mutants evolve resistance to PinQ anti-phage defense by mutating gp38 in the hypervariable region 3. Therefore, we discovered the first recombinase-activated phage inhibition system.

有機化学・薬学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました