大肠杆菌泛基因组功能筛选揭示21个新抗噬菌体系统

合成生物催化剂工程，摘译自：https://www.nature.com/articles/s41564-022-01219-4细菌与其病毒、噬菌体之间古老而持续的共进化斗争产生了复杂的免疫系统，包括限制修饰系统和CRISPR-Cas。

抗噬菌体防御系统通常聚集在细菌基因组中，行成“防御岛”，因此可以被一些计算方法识别出来，但这些筛选可能不是详尽无遗的。

近期，来自麻省理工学院的Michael T. Laub等人在Nature Microbiology发表题为“A functional selection reveals previously undetected anti-phage defence systems in the E. coli pangenome”的文章，开发了一个不受基因组环境影响的筛选方案，用于筛选71种不同的大肠杆菌菌株的防御系统。

他们采用功能基因组学确定了71种大肠杆菌泛基因组防御系统的范围，将71株大肠杆菌基因组随机为40kb左右的片段并构建在质粒上，转化大肠杆菌K12，然后被T7、T4、lanbda噬菌体侵染；平板上长出的菌落即为可以抗噬菌体的菌落，在排除重复、影响吸附的克隆以及已知的限制修饰和防御系统的克隆后，再对筛选出的子库进行二次筛选；通过将子库测序映射至原始基因组序列，可知候选的防御位点。

最终鉴定出21个保守的防御系统，这些系统不位于“防御岛”中。

此外，该工作表明，完整的原噬菌体和可移动遗传元件是大肠杆菌防御系统的主要储存者和分布者，防御系统通常携带在特定的位置或热点。

这些热点编码了数十个额外的无特征防御系统候选。

该发现拓展了大肠杆菌抗病毒免疫系统，并为发现其他物种的防御系统提供了一种方法。

（杨思琪摘译）