研究人员解决了关于细菌中发现的特殊杂化结构的长期谜团

在许多细菌中都发现了称为逆转录的特殊杂合结构，即一半的RNA，一半的单链DNA。自大约35年前被发现以来，研究人员已经在实验室中学会了如何使用逆转录生成DNA单链，但是尽管对此事进行了大量研究，但没人知道其在细菌中的功能。

在今天发表在Cell上的一篇论文中，魏茨曼科学研究所的一个团队报告了解决长期以来的奥秘：Retrons是免疫系统的“守卫”，可确保细菌菌落被病毒感染后得以生存。除了发现细菌用来保护自己免受病毒感染的新策略(一种与植物免疫系统惊人地相似的策略)外，研究还发现了许多新的逆转录物，将来可能会增加基因组，编辑工具包。

这项研究是由研究所分子遗传学系Rotem Sorek教授的实验室进行的，由他的实验室的Adi Millman，Aude Bernheim博士和Avigail Stokar-Avihail领导。索雷克和他的团队并未着手解决复古的谜团。他们正在寻找细菌免疫系统的新元素，特别是帮助细菌抵御病毒感染的元素。最近发现细菌的免疫系统基因倾向于在所谓的防御岛内的基因组中聚集在一起，使他们的搜索变得更加容易。当他们在细菌防御岛上发现逆行的独特特征时，研究小组决定进一步调查。

他们的初步研究表明，这种逆转肯定参与了保护细菌免受专门感染细菌的称为噬菌体的病毒的侵害。当研究人员更加仔细地研究位于已知防御基因附近的其他逆转录时，他们发现这些逆转录始终在物理上和功能上与另一个基因相连。当伴随基因或逆转录基因发生突变时，细菌在抵抗噬菌体感染方面就不太成功。

然后，研究人员着手在国防岛上寻找更多的这类综合设施。最终，他们在众多细菌物种的不同防御岛上发现了大约5,000个回溯物，其中许多是新的。

为了检查这些逆转录酶是否通常作为免疫机制发挥作用，研究人员将许多逆转录酶一张一张地移植到缺乏逆转录酶的实验室细菌细胞中。正如他们所怀疑的那样，他们在大量的这些细胞中发现了可逆转的保护细菌免受噬菌体感染的细胞。

如何进行追溯?研究团队着眼于一种特殊的改造，并在面对噬菌体感染时追踪其行为，发现其功能是使被感染的细胞自杀。曾经被认为仅属于多细胞生物的细胞自杀是中止广泛感染的最后手段-如果自杀机制能够在病毒完成自身复制并传播到其他细胞之前足够快地杀死细胞。

进一步的研究表明，逆转录病毒不能感知噬菌体本身的入侵，而是可以监视免疫系统的另一部分，即RecBCD，它是细菌的第一道防线。如果它意识到噬菌体已经篡改了细胞的RecBCD，那么逆转录病毒将通过第二个相关基因激活其程序，以杀死受感染的细胞并保护其余的菌落。

这是一个聪明的策略，我们发现它的工作方式类似于植物细胞中使用的保护机制。就像感染植物的病毒一样，噬菌体也配备了多种抑制剂来阻断细胞免疫反应的各个部分。逆转，就像已知存在于植物中的一种保护机制一样，不需要能够识别所有可能的抑制剂，只需要掌握一种特定免疫复合物的功能即可。受感染的植物细胞采用这种“人工感染”方法，杀死叶或根的一小部分，以保护植物本身。由于大多数细菌都生活在菌落中，因此即使牺牲单个成员的利益，这种相同的策略也可以促进群体的生存。”

逆转录对生物技术非常有用，因为它们以一段RNA开始，这是合成DNA链的模板。逆转录序列中的该模板可以换成任何所需的DNA序列，并有时与细菌免疫工具包CRISPR借用的另一种工具结合使用，以各种方式操纵基因。Sorek和他的团队认为，在他们鉴定出的多种多样的逆转录物中，可能隐藏着不止几个可以为特定基因编辑需求提供更好模板的逆转录。

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