系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌毒素的抗細(xì)菌和抗真菌活性
1. 新型多態(tài)性毒素的發(fā)現(xiàn)：開發(fā)了一種計算框架，系統(tǒng)篩選了來自105,438個微生物基因組的多態(tài)性毒素候選基因，識別出217個潛在毒素結(jié)構(gòu)域。從中篩選并驗證了9種新型毒素C端結(jié)構(gòu)域，這些毒素對細(xì)菌（如大腸桿菌）和真菌（如釀酒酵母）表現(xiàn)出強(qiáng)毒性。這些毒素存在于多種微生物門類中，包括許多病原菌（如銅綠假單胞菌、沙門氏菌和肺炎克雷伯菌）。
2. 毒素的功能與作用機(jī)制
毒素的殺傷機(jī)制：部分毒素（如PT1和PT7）具有DNA內(nèi)切酶活性，通過降解宿主DNA實現(xiàn)毒性作用。某些毒素（如PT4和PT9）通過攻擊細(xì)胞膜導(dǎo)致目標(biāo)細(xì)胞膜完整性喪失。毒素（如PT2和PT6）通過抑制細(xì)胞分裂或破壞細(xì)胞壁導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)異常。 毒素的靶向特異性：毒素表現(xiàn)出針對不同目標(biāo)（細(xì)菌或真菌）的選擇性，并顯示出對特定病原體的高效殺傷力。
3. 免疫基因的發(fā)現(xiàn)與功能：發(fā)現(xiàn)了5種新型伴隨免疫基因，這些基因能保護(hù)毒素產(chǎn)生的宿主細(xì)胞免受自我毒害。實驗表明免疫蛋白與毒素形成復(fù)合物，通過遮蓋毒素的催化位點阻止其毒性作用。
4. 抗菌和抗真菌活性：毒素對革蘭氏陽性細(xì)菌和多種致病真菌表現(xiàn)出強(qiáng)效殺傷作用。某些毒素（如PT4和PT9）顯示出對人類病原真菌的高效殺傷能力，但對無脊椎動物和哺乳動物細(xì)胞無毒性。毒素在細(xì)菌-真菌競爭中發(fā)揮重要生態(tài)作用。例如，一些毒素能夠顯著抑制植物病原真菌（如尖孢鐮刀菌）的菌絲生長和孢子萌發(fā)。
5. 毒素的三維結(jié)構(gòu)解析：通過三維結(jié)構(gòu)解析（包括晶體結(jié)構(gòu)和AlphaFold預(yù)測），揭示了毒素的獨(dú)特蛋白折疊和催化位點。解析了PT1和PT7的催化活性位點，并證明這些毒素是通過與金屬離子（如Mg2?）結(jié)合實現(xiàn)核酸酶活性的。
6. 生態(tài)學(xué)和進(jìn)化意義：毒素在各種生態(tài)系統(tǒng)（如水生環(huán)境、植物相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)和宿主相關(guān)環(huán)境）中廣泛存在，并對微生物群落的動態(tài)平衡產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。毒素通常通過III型、V型或VI型分泌系統(tǒng)傳遞，其靶向多樣性可能由分泌系統(tǒng)的適應(yīng)性調(diào)控。
7. 潛在應(yīng)用：毒素的選擇性和高效殺傷作用為開發(fā)新型抗生素提供了可能，特別是在抗生素耐藥性問題日益嚴(yán)重的背景下。毒素的核酸酶活性為基因編輯技術(shù)和其他生物技術(shù)應(yīng)用提供了新的工具。
