[發明專利]一種抗噬菌體和抗病毒系統

有效

• 申請號: 202110389829.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113337485B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王連榮;陳實;王詩維;鄧子新
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N9/22;C12N9/00;C12N15/54;C12N15/55;C12N15/52;C12N15/70;C12N1/21;C12R1/19
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 常海濤

本發明公開了一種抗噬菌體和抗病毒系統，屬于生物技術領域。本發明的抗噬菌體或抗病毒系統包含基因sspA、sspB、sspC、sspD、sspF、sspG、sspH，這些基因編碼的蛋白質的氨基酸序列分別如SEQ ID NO.1?7所示，這些基因的核苷酸序列分別如SEQ ID NO.8?14所示。本發明的抗噬菌體系統能夠保護宿主抵抗噬菌體或病毒侵染，可應用于生物技術、酶工程和工業發酵技術中。本發明發現了新的與磷硫酰化修飾相關的防御基因sspF、sspG、sspH，其可用于制備抗噬菌體或抗病毒系統，擴充了現有的對抗噬菌體及抗病毒系統的認識，并為生物技術的開發及發酵過程抗噬菌體污染提供了新的思路和應用。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體的說，涉及一種基于DNA磷硫酰化修飾的抗噬菌體和抗病毒系統。

背景技術

表觀遺傳學是研究基因的核苷酸序列不發生改變的情況下，基因表達的可遺傳的變化的一門遺傳學分支學科，而DNA的甲基化作為表觀遺傳領域中重要的一環，通過對DNA堿基進行甲基化修飾來影響基因的表達與調控，現已得到廣泛而深入地研究。而近年來新發現的DNA磷硫酰化修飾更加豐富了人們對表觀遺傳的認知。與甲基化修飾發生于DNA堿基上不同，DNA磷硫酰化修飾發生于DNA骨架上，以硫原子取代了DNA磷酸二酯鍵上的一個非橋聯氧原子，并以R_P構型存在(Wang,L.等人，2007.Nat Chem Biol.3:709-10；Eckstein,F.等人，2000.Antisense Nucleic Acid Drug Dev.10:117-21)。而進一步深入的研究揭示出自然界目前存在兩種類型的DNA磷硫酰化修飾，分別為dnd基因簇介導的I型磷硫酰化修飾和ssp基因簇介導的II型磷硫酰化修飾(Cao,B.等人，2014.Nat Commun.5:3951；Xiong，X.等人，2020，Nat Microbiol.5(7):917-928)。

在多種細菌和古菌中都廣泛存在的I型磷硫酰化修飾系統，由dndABCDE五個基因組成。其中具有半胱氨酸脫硫酶活性的DndA蛋白與IscS同源且功能可被替換。DndB是負調控蛋白，抑制整個系統的轉錄水平。DndC蛋白與3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸(PAPS)還原酶的部分結構高度同源，DndD具有ATPase活性，DndE是最小的Dnd蛋白，通常不超過141個氨基酸(aa)，(Xiong,W.等人，2015.Front Microbiol.6:1139；He,W等人，2015.Sci Rep.5:12368)。I型磷硫酰化修飾的特征是在DNA回文序列的雙鏈上同時引入硫原子，而通常保守的DNA基序只有三種，如在熒光假單胞菌Pseudomonas fluorescens pf0-1和變鉛青鏈霉菌Streptomyces lividans 1326中修飾基序是5'-G_PSGCC-3'/5'-G_PSGCC-3'；在哈氏桿菌Hahella chejuensis KCTC2396中的修飾位點是5'-G_PSATC-3'/5'-G_PSATC-3'；在沙門氏菌S.enterica 87和大腸桿菌E.coli B7A中檢測到的5'-G_PSAAC-3'/5'-G_PSTTC-3'。

II型磷硫酰化修飾系統最早發現于弧菌V.cyclitrophicus FF75并被證實存在于多種細菌當中，由sspABCD基因簇控制。除了基因組成與I型dnd基因簇截然不同以外，II型磷硫酰化修飾還是一種單鏈修飾,即只存在于5'-CPSCA-3'而在互補鏈5'-TGG-3'上并未發現硫原子(Cao,B.等人，2014.Nat Commun.5:3951)。其中SspA同樣具有半胱氨酸脫硫酶的活性，但與DndA不可相互替換。SspB蛋白是一種切刻酶能在DNA鏈上引入多出缺口(Xiong，X.等人，2020，Nat Microbiol.5(7):917-928)。SspC與SspD則分別于DndD和DndC具有同源性。由于磷硫酰化修飾是一種不飽和的、動態隨機的修飾，因此DNA磷硫酰化修飾被認為是一種比甲基化更復雜的修飾。