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重磅!科學(xué)家質(zhì)疑巨病毒存在類似CRISPR/Cas的系統(tǒng)

2018-07-26 來源:中國病毒學(xué)論壇  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:Claverie和Abergel繼續(xù)質(zhì)疑這種噬病毒體抵抗機(jī)制到底是不是基于核酸的。他們提出蛋白可能干擾這種抵抗噬病毒體的mimivirus中的噬病毒體復(fù)制。

 在很多細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的CRISPR/Cas免疫防御系統(tǒng),因其能夠簡(jiǎn)單地而又優(yōu)雅地編輯宿主基因組,而成為時(shí)下最火熱的生物技術(shù),在近期產(chǎn)生一大批發(fā)現(xiàn)。在今年3月,來自法國艾克斯-馬賽大學(xué)的DidierRaoult和同事們發(fā)表一篇論文,指出一種被稱作mimivirus的巨病毒(giantvirus)擁有一種類似于CRISPR系統(tǒng)的被稱作mimivirus噬病毒體抵抗元件(mimivirusvirophageresistanceelement,MIMIVIRE)的噬病毒體抵抗機(jī)制(Nature,10March2016,doi:10.1038/nature17146)。而在上個(gè)月發(fā)表在VirologicaSinica期刊上的一篇論文中,來自法國國家科學(xué)研究院(CNRS)的Jean-MichelClaverie和ChantalAbergel對(duì)這種觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)。

 
Claverie和Abergel在他們的論文中寫道,“MIMIVIRE并不類似于CRISPR-Cas系統(tǒng),并不能夠作為一種核酸識(shí)別系統(tǒng)發(fā)揮作用,也不可能擁有一種真正的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)所擁有的所有性質(zhì)。”
 
Claverie和Abergel繼續(xù)質(zhì)疑這種噬病毒體抵抗機(jī)制到底是不是基于核酸的。他們提出蛋白可能干擾這種抵抗噬病毒體的mimivirus中的噬病毒體復(fù)制。
 
巨病毒因大的尺寸和巨大的基因組而得名。它們棲息在阿米巴變形蟲中,而且能夠被噬病毒體感染。Raoult和同事們?cè)?992年在研究一座水冷卻塔中的肺炎暴發(fā)時(shí)發(fā)現(xiàn)了mimivirus的病毒科Mimiviridae。他們起初把它們錯(cuò)認(rèn)為是細(xì)菌,但是實(shí)際上是病毒。
 
為了驗(yàn)證提出的一個(gè)假設(shè):mimivirus擁有一種類似于在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的CRISPR/Cas系統(tǒng)的防御機(jī)制,Raoult和同事們對(duì)45種新的mimivirus毒株的DNA進(jìn)行測(cè)序。他們?cè)?0種mimivirus的基因組中尋找能夠與在Zamilon---一種感染一些mimivirus毒株(譜系B和C)的噬病毒體---基因組中發(fā)現(xiàn)的序列相匹配的序列。他們發(fā)現(xiàn)屬于譜系A(chǔ)的mimivirus毒株抵抗Zamilon感染,含有Zamilon基因組中的一個(gè)重復(fù)序列,他們將它稱作為MIMIVIRE。當(dāng)讓這個(gè)重復(fù)序列沉默時(shí),他們發(fā)現(xiàn)這能夠讓這種病毒容易遭受噬病毒體感染。
 
但是,Claverie和Abergel聲稱這種mimivirus防御機(jī)制一點(diǎn)都不像CRISPR系統(tǒng)。首先,mimivirus基因組和噬病毒體復(fù)制發(fā)生在相同的地方,“這就不可能獲得基于核酸的免疫系統(tǒng)”。再者,CRISPR代表著規(guī)律間隔性成簇短回文重復(fù)序列,而MIMIVIRE序列“并不是規(guī)律間隔性的,而且在兩側(cè)也不存在可識(shí)別的重復(fù)序列”。最后,與MIMIVIRE序列相對(duì)應(yīng)的Zamilon序列缺乏被稱作前間隔序列鄰近基序(protospaceradjacentmotif,PAM)的序列,其中細(xì)菌宿主通常利用這一序列區(qū)分病原體DNA和它們自己的DNA。
 
Raoult告訴《科學(xué)家》雜志,“它當(dāng)然不是CRISPR。這是一種類比,而不存在同源性。”
 
其他沒有參與這項(xiàng)研究的病毒學(xué)家也贊同Claverie和Abergel提出的批評(píng)意見。
 
來自美國洛克菲勒大學(xué)的LucianoMarraffini在發(fā)給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫道,“盡管MIMIVIRE明顯作為一種抗噬病毒體系統(tǒng)發(fā)揮作用,但是它似乎缺乏CRISPR-Cas系統(tǒng)的一些典型特征,如存在被短病毒序列間隔開的重復(fù)序列陣列,使用短片段RNA作為向?qū)NA。”
 
來自美國北卡羅萊納州立大學(xué)的RodolpheBarrangou對(duì)此表示贊同。他在發(fā)給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫道,認(rèn)為MIMIVIRE系統(tǒng)類似于CRISPR“走得太遠(yuǎn)了”。
 
另一種批評(píng)意見最初是由研究論壇PubPeer上的一名匿名的評(píng)論員提出的。它指出Raoult和同事們的研究缺乏RNA沉默對(duì)照實(shí)驗(yàn),因而不能排除觀察不到噬病毒體感染可能是由于mimivirus只是未發(fā)生復(fù)制。
 
Barrangou說,“并不存在CRISPR,也不存在Cas。對(duì)MIMIVIRE而言,這種類似性存在著偶然因素。我殷切希望科學(xué)家們保持開放心態(tài),但是他們未免想象得有點(diǎn)兒太豐富了。”
 
CRISPR-Cas-likesystemingiantviruses:whyMIMIVIREisnotlikelytobeanadaptiveimmunesystem
 
原文鏈接:http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12250-016-3801-x
 
MIMIVIREisadefencesysteminmimivirusthatconfersresistancetovirophage
 
Sincetheirdiscovery,giantviruseshaverevealedseveraluniquefeaturesthatchallengetheconventionaldefinitionofavirus,suchastheirlargeandcomplexgenomes,theirinfectionbyvirophagesandtheirpresenceoftransferableshortelementtranspovirons1,2,3,4,5.Hereweinvestigatethesensitivityofmimivirustovirophageinfectioninacollectionof59viralstrainsanddemonstratelineagespecificityintheresistanceofmimivirustoZamilon6,auniquevirophagethatcaninfectlineagesBandCofmimivirusbutnotlineageA.Wehypothesizedthatmimivirusesharbouradefencemechanismresemblingtheclusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeat(CRISPR)-Cassystemthatiswidelypresentinbacteriaandarchaea7,8,9,10.Weperformeddenovosequencingof45newmimivirusstrainsandsearchedforsequencesspecifictoZamiloninatotalof60mimivirusgenomes.WefoundthatlineageAstrainsareresistanttoZamilonandcontaintheinsertionofarepeatedZamilonsequencewithinanoperon,herenamedthe‘mimivirusvirophageresistanceelement’(MIMIVIRE).FurtheranalysesofthesurroundingsequencesshowedthatthislocusisreminiscentofadefencemechanismrelatedtotheCRISPR–Cassystem.SilencingtherepeatedsequenceandtheMIMIVIREgenesrestoresmimivirussusceptibilitytoZamilon.TheMIMIVIREproteinspossessthetypicalfunctions(nucleaseandhelicase)involvedinthedegradationofforeignnucleicacids.Theviraldefencesystem,MIMIVIRE,representsanucleic-acid-basedimmunityagainstvirophageinfection.
 
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