深圳子科生物報道：新亞利桑那大學領導的一項研究揭示了細菌對抗病毒的一種策略的結構和功能：由高度組織化的酶組成的隊伍來提供快速的免疫反應，能夠迅速切碎病毒入侵者的有害DNA。

分子和細胞生物學副教授Nancy Horton表示：“這是所謂"世界上最古老的戰(zhàn)爭"的一部分。。。這場戰(zhàn)爭無處不在，從海洋到土壤，再到我們自己的腸道?！?/p>

酶是活細胞中可加速化學反應的蛋白質。某些酶可以呈現多種形狀——每種具有不同的功能，并且能在它們之間切換。在這種情況下，一種特定的酶SgrAI的形狀會緩慢切割侵入性DNA。但是，當許多此類酶連接并圍繞在一定長度的DNA時，它們會形成一條纖絲，將DNA切割能力提高200倍。

Horton說：“ SgrAI酶含有兩個金屬原子，它們必須將它們直接放在要切割DNA的位置旁邊。。。非纖絲形式的酶結構將兩個金屬原子之一置于錯誤的位置。在纖絲結構中，我們看到了酶形狀的變化，將那個原子推到正確的位置。”

快速的免疫反應非常重要，因為攻擊細菌的病毒（稱為噬菌體）會在向細菌細胞注入自身遺傳物質之前附著在細菌細胞外部。進入細菌后，噬菌體會劫持細菌的復制機制以復制自身。最終，新合成的病毒從被攻陷的細胞中爆發(fā)，再感染其他細菌。

“這確實是基礎研究。必須先了解事物的工作原理。還有許多其他醫(yī)學上重要的酶都在使用這種機制。當它們不起作用時，它們與癌癥，自身免疫性疾病，糖尿病等有關。 -這是細胞生物學的基礎?！?/p>

Horton對能形成纖絲的酶有著更大研究興趣，這些發(fā)現是其中的一部分。

尋找纖絲

纖絲是大約50年前首次發(fā)現的。在1960年代，研究人員使用電鏡——能將電子從其被測物體上反彈出來而揭示更多比可見光波長更小的細節(jié)。但是隨后出現了X射線晶體學技術（該技術導致發(fā)現了DNA的結構），并使研究人員能夠獲得更高分辨率的圖像。 X射線晶體學在隨后的幾十年里占領了實驗室，而纖絲由于未形成可檢測的晶體結構而未被發(fā)現。

直到2010年左右，纖絲才被人們重新關注，包括Horton實驗室在內的世界上少數實驗室開始使用新型的高分辨率電子顯微鏡再次研究細胞結構。

Horton說：“當我的實驗室在2010年首次發(fā)表有關纖絲存在的論文時，我遇到了很多阻力?！?“在發(fā)現這個問題的那段時間，我注意到其他一些實驗室也發(fā)現了它?；仡櫩茖W文獻之后，我意識到我們知道這幾十年前發(fā)現的，但是我們卻忘記了。這就是為什么我稱其為復興——這是一個重新發(fā)現。但我們不知道纖絲形成的原因和方式。因此，我們最近所做的工作是研究纖絲形成的原因，它們的優(yōu)勢以及用途?！?/p>

本月，Horton在《自然評論分子與細胞生物學》（Nature Reviews Molecular and Cellular Biology）上發(fā)表了關于獨立纖絲發(fā)現的回顧，她將它們識別為同一現象。

她現在是新興的酶絲化領域的領導者。她正在研究SgrAI和磷酸果糖激酶（一種稱為PFK的人類代謝酶）的纖絲形成的結構和機制，以了解纖絲形成對酶活性調節(jié)的益處。