DNA单链磷硫酰化修饰-感应修饰限制系统的工作机理

近日，武汉大学药学院教授王连荣课题组在《自然·微生物学》在线发表了细菌DNA磷硫酰化领域的最新研究成果，首次揭示了一套全新的磷硫酰化限制-修饰系统——DNA单链磷硫酰化修饰Ssp系统，并解析了感应基因组修饰抗噬菌体系统的分子机制。

细菌磷硫酰化限制-修饰系统是细菌抵御外源DNA的一种细胞防御机制，由修饰蛋白DndABCDE与限制蛋白DndFGH组成，在细菌中广泛分布。

研究人员从探索海洋弧菌的高频单链磷硫酰化修饰入手，通过比较基因组学、细菌分子遗传学等手段，鉴定出了以SspABCD为修饰部分、SspE为限制部分的单链磷硫酰化限制-修饰系统。

研究人员表示，该Ssp系统在修饰和限制部分与之前发现的磷硫酰化Dnd系统迥然不同，该系统赋予宿主抑制噬菌体入侵的能力。此外，通过揭示SspB蛋白的DNA缺刻酶活性、SspE的感应磷硫酰化修饰的NTP水解酶活性，研究人员还解析了该系统DNA磷硫酰化修饰与限制两部分功能耦合的分子机理。

SspABCD作为修饰蛋白在宿主基因组DNA上产生磷硫酰化修饰，SspE作为限制部分能够感应基因组DNA上的磷硫酰化修饰从而区别宿主自身与外源的遗传物质，并利用其核酸酶活性对入侵噬菌体的DNA进行大范围的缺刻从而抑制噬菌体的复制和繁殖。

研究人员表示，Ssp系统的新型修饰基因和修饰机制、以及感应磷硫酰化修饰的独特防御方式是独立于传统Dnd以及以往其它限制修饰的全新系统。该研究集中了新基因簇的发倔、新型蛋白功能的鉴定以及新型感应修饰防御系统的解析等关键成果，开拓了磷硫酰化修饰以及细菌防御系统研究新的领域。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41564-020-0700-6