近日，EON体育4平台、微生物代謝國家重點實驗室在DNA磷硫酰化修飾研究方面取得新進展，由德林教授研究小組與美國麻省理工EON4Peter C. Dedon教授課題組合作👩‍❤️‍💋‍👨，以博士生曹博為第一作者😅🏊🏿‍♀️，在微生物領域頂級期刊《Molecular Microbiology》發表了題為“Pathological phenotypes and in vivo DNA cleavage by unrestrained activity of a phosphorothioate-based restriction system in Salmonella”的研究論文。

       DNA磷硫酰化修飾是由硫原子取代了DNA磷酸骨架上非橋聯氧原子🧑🏻‍🔧，進而形成具有序列特異性和空間構象專一性的DNA大分子結構👨‍🚒。這是表觀遺傳學領域近年發現的一種新型生理修飾現象，它突破了現有的DNA骨架由碳、氫⛹🏼‍♀️、氧、氮、磷五種元素構成的結論🎼👅，拓展了經典的DNA組成理論🫄🏻，在國內外引起了廣泛關註🧍🏻📶。但對這種修飾的生理功能的研究一直是該領域的一個挑戰。

       表觀遺傳學修飾如DNA甲基化修飾經常通過限製修飾系統，與細菌的自我防衛機製緊密相關。所謂“限製修飾系統”是原核生物在進化過程中形成的遺傳信息保護機製。“限製”如同特殊的刀，而“修飾”好比定製的盾。當細菌被入侵後，外來的DNA會被“限製”消滅，自身的DNA由於被“修飾”而得到保護。經典的甲基化限製修飾系統中🥝，一旦“修飾”被破壞，“限製”會無節製的破壞細菌DNA，最終導致細菌的死亡👰🏿。

       由德林研究小組研究證實⛄️，DNA磷硫酰化修飾參與了一種新型限製修飾系統（Xu et al, Nucleic Acids Research, 2010, 38(20): 7133-41）🛎。通過解析含有該限製系統的細菌基因組磷硫酰化修飾圖譜，由德林小組又發現了其保守修飾序列具有高度部分修飾的現象（Cao et al, Nature Communication, 2014, 5: 3951）🚴🏼‍♂️。在此基礎上，研究小組發現DNA磷硫酰化修飾基因缺失突變株中💁，限製系統缺陷與經典類型不同，它並不具有致死性，而是會導致宿主生理表型的異常🏇。利用基因芯片技術探測到突變株中超過600個基因的表達受到了影響，這些基因編碼的功能與宿主所呈現的異常生理表型非常吻合。此外，限製系統缺陷還激活了宿主菌中的噬菌體基因、SOS應答系統及DNA損傷修復系統等💅🏃🏻‍♀️‍➡️。借助研究凋亡細胞染色體DNA斷裂的TUNEL技術🔻，研究小組獲得了限製系統對未修飾的基因組DNA造成斷裂損傷的直接實驗證據🪫🚒。

       該研究不僅拓展了對DNA磷硫酰化修飾的生理功能的認識🌖，而且揭示了DNA磷硫酰化修飾依賴的限製系統是完全不同於傳統的限製修飾系統—前者在基因組DNA部分修飾條件下，具有基於DNA斷裂的非致死性的特殊保護機製，而後者通常無法在突變的情況下維持微生物的生存🛒。這一新的發現加深了人們對自然界中基因組防禦系統多樣性的理解和認識。

       文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mmi.12692/full