俄亥俄州立大学的研究人员在《Cell》杂志上发表了一篇关于细菌防御机制DdmDE系统的详细研究报告。该研究揭示了DdmDE系统如何通过DNA引导的方式消除质粒入侵的过程，并指出这一机制可能成为开发新的基因组编辑技术的有力平台。

 

   研究背景与发现

 

DdmDE系统由两种蛋白质组成——DdmD和DdmE，它们合作以保护宿主细菌免受质粒（一种可在不同细菌间传递遗传信息的DNA分子）的侵袭。虽然质粒在进化上对细菌群体有益，但它们也可能对个别细菌构成威胁，因此细菌演化出了清除质粒的机制。

 

研究人员利用霍乱弧菌作为模型生物，通过冷冻电子显微镜技术观察了DdmDE系统的运作机制。研究发现，DdmE蛋白能够与一小段被称为向导DNA的DNA片段结合，然后识别并捕获目标质粒，形成一个气泡结构。之后，DdmD蛋白被招募到气泡复合体，与质粒上的单链部分结合，并将其切割成多个片段。

 

   向导DNA的潜在应用

 

向导DNA比向导RNA更为稳定，并且合成成本更低，这使得它成为一种理想的基因编辑组件。此外，DdmDE系统中的功能蛋白足够小，可以递送至哺乳动物细胞中，用于DNA感应和基因编辑。

 

研究团队初步实验表明，DdmD切割质粒后产生的片段可以充当新的向导DNA，使得DdmE能够继续识别并切割更多的质粒，形成一个自我强化的循环。不过，研究人员尚不清楚最初引导这一过程的向导DNA是如何产生的。

 

  与Argonaute蛋白的比较

 

值得注意的是，DdmE与已知会触发细菌自毁以避免质粒入侵的Argonaute蛋白家族成员具有相似性。然而，不同于依赖向导RNA的Argonaute蛋白，DdmDE系统使用的是向导DNA，这为利用DdmDE作为基因组编辑工具提供了新的可能性。

 

  未来展望

 

Tianmin Fu教授和他的团队目前正在测试DdmDE系统是否可以被重新编程为一种有效的基因组编辑技术，特别是在哺乳动物细胞中的应用。如果成功，这一发现可能为预防疾病提供新的基因编辑手段，标志着基因编辑技术领域的一大进步。