近日，中国科学院院士邓子新团队在DNA硫修饰领域的一系列开拓性研究又取得新突破。中外多个实验室经过紧密合作，发现了一套全新的DNA单链磷硫酰化修饰Ssp系统，并揭示了细菌通过该修饰来抗噬菌体感染的分子机制。相关跨校合作成果近日在线发表于《自然—微生物学》。
　　细菌磷硫酰化限制—修饰系统是细菌抵御外源DNA转移的一种细胞防御机制，在细菌中广泛分布。为此，研究人员从探索海洋弧菌的高频单链磷硫酰化修饰入手，通过比较基因组学和分子遗传学手段，鉴定出以SspABCD为修饰元、SspE为限制元的单链磷硫酰化限制—修饰系统。该系统与之前发现的磷硫酰化（以DndABCDE为修饰元以产生双链DNA磷硫酰化、DndFGH为限制元）的Dnd系统迥然不同，并首次阐明了细菌磷硫酰化限制—修饰系统赋予宿主抑制噬菌体入侵的能力。
　　同时，研究人员通过结构生物学和生物化学手段，解析了SspB蛋白的晶体结构，揭示其两个保守motif的关键残基对其DNA缺刻酶活性非常重要；解析了SspE蛋白的晶体结构，发现其N端结构域有依赖于DNA磷硫酰化修饰的NTP水解酶活性，而其C端结构域有DNA缺刻酶活性，从而阐明了该系统DNA磷硫酰化修饰与限制两部分功能耦合的分子机理。
　　研究人员还发现SspABCD作为修饰蛋白在宿主基因组DNA上产生磷硫酰化修饰，SspE作为限制元能够感应基因组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DNA的复制。
　　据悉，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区别于传统Dnd以及以往其它限制修饰的全新系统，开拓了单链DNA磷硫酰化修饰以及细菌通过DNA磷硫酰化来防御噬菌体入侵的新领域。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41564-020-0700-6