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

2018-07-26 來(lái)源:中國病毒學(xué)論壇  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:Claverie和Abergel繼續質(zhì)疑這種噬病毒體抵抗機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中的噬病毒體復制。

 在很多細菌中發(fā)現的CRISPR/Cas免疫防御系統,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。在今年3月,來(lái)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(chēng)作mimivirus的巨病毒(giantvirus)擁有一種類(lèi)似于CRISPR系統的被稱(chēng)作mimivirus噬病毒體抵抗元件(mimivirusvirophageresistanceelement,MIMIVIRE)的噬病毒體抵抗機制(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(lái)自法國國家科學(xué)研究院(CNRS)的Jean-MichelClaverie和ChantalAbergel對這種觀(guān)點(diǎn)提出挑戰。

 
Claverie和Abergel在他們的論文中寫(xiě)道,“MIMIVIRE并不類(lèi)似于CRISPR-Cas系統,并不能夠作為一種核酸識別系統發(fā)揮作用,也不可能擁有一種真正的適應性免疫系統所擁有的所有性質(zhì)。”
 
Claverie和Abergel繼續質(zhì)疑這種噬病毒體抵抗機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(chóng)中,而且能夠被噬病毒體感染。Raoult和同事們在1992年在研究一座水冷卻塔中的肺炎暴發(fā)時(shí)發(fā)現了mimivirus的病毒科Mimiviridae。他們起初把它們錯認為是細菌,但是實(shí)際上是病毒。
 
為了驗證提出的一個(gè)假設:mimivirus擁有一種類(lèi)似于在細胞中發(fā)現的CRISPR/Cas系統的防御機制,Raoult和同事們對45種新的mimivirus毒株的DNA進(jìn)行測序。他們在60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)現的序列相匹配的序列。他們發(fā)現屬于譜系A的mimivirus毒株抵抗Zamilon感染,含有Zamilon基因組中的一個(gè)重復序列,他們將它稱(chēng)作為MIMIVIRE。當讓這個(gè)重復序列沉默時(shí),他們發(fā)現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(chēng)這種mimivirus防御機制一點(diǎn)都不像CRISPR系統。首先,mimivirus基因組和噬病毒體復制發(fā)生在相同的地方,“這就不可能獲得基于核酸的免疫系統”。再者,CRISPR代表著(zhù)規律間隔性成簇短回文重復序列,而MIMIVIRE序列“并不是規律間隔性的,而且在兩側也不存在可識別的重復序列”。最后,與MIMIVIRE序列相對應的Zamilon序列缺乏被稱(chēng)作前間隔序列鄰近基序(protospaceradjacentmotif,PAM)的序列,其中細菌宿主通常利用這一序列區分病原體DNA和它們自己的DNA。
 
Raoult告訴《科學(xué)家》雜志,“它當然不是CRISPR。這是一種類(lèi)比,而不存在同源性。”
 
其他沒(méi)有參與這項研究的病毒學(xué)家也贊同Claverie和Abergel提出的批評意見(jiàn)。
 
來(lái)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(xiě)道,“盡管MIMIVIRE明顯作為一種抗噬病毒體系統發(fā)揮作用,但是它似乎缺乏CRISPR-Cas系統的一些典型特征,如存在被短病毒序列間隔開(kāi)的重復序列陣列,使用短片段RNA作為向導RNA。”
 
來(lái)自美國北卡羅萊納州立大學(xué)的RodolpheBarrangou對此表示贊同。他在發(fā)給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫(xiě)道,認為MIMIVIRE系統類(lèi)似于CRISPR“走得太遠了”。
 
另一種批評意見(jiàn)最初是由研究論壇PubPeer上的一名匿名的評論員提出的。它指出Raoult和同事們的研究缺乏RNA沉默對照實(shí)驗,因而不能排除觀(guān)察不到噬病毒體感染可能是由于mimivirus只是未發(fā)生復制。
 
Barrangou說(shuō),“并不存在CRISPR,也不存在Cas。對MIMIVIRE而言,這種類(lèi)似性存在著(zhù)偶然因素。我殷切希望科學(xué)家們保持開(kāi)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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