目前,噬菌体的抗菌和治疗效果有限,主要是由于噬菌体抗性的快速出现以及大多数噬菌体分离株无法结合和感染多种临床菌株。在这里,我们讨论了如何通过基因工程的最新进展来改进噬菌体疗法。首先,我们概述了如何设计受体结合蛋白及其相关结构域以重定向噬菌体的特异性并避免抗性。接下来,我们总结了如何将噬菌体重新编程为原核基因治疗载体,以递送抗菌“有效载荷”蛋白(例如序列特异性核酸酶)以靶向复杂微生物群中的特定细胞。最后,我们描述了大数据和新型人工智能驱动的方法,这些方法可能会指导未来改进合成噬菌体的设计。
作者:K Sirén · 2021 · 被引用 51 次 — 摘要。原噬菌体是整合到细菌基因组中的噬菌体,是理解细菌生物学许多方面的关键。
定义:需要开发用于控制粮食生产过程中病原微生物和预防变质的新技术,以减少或替代化学防腐剂。这是由于趋势是,由于许多健康问题,消费者越来越多地质疑化学防腐剂的使用。由于这个问题,细菌素和噬菌体越来越被视为安全的天然防腐剂,在粮食生产和保存过程中具有各种应用的历史悠久。此MinireView考虑了这两种抗微生物的应用,突出了它们的作用方式,列出了它们的优势,并在必要时列出了它们的局限性。它还报告了单独或在不同食品基质中使用噬菌体和细菌素的最新进展。这些抗微生物在生物保存领域提供的激励措施和有效性被考虑用于在食品生产和保存过程中的未来应用。
作为具有令人难以置信的多样性的最丰富的生物学实体,噬菌体(也称为噬菌体)被公认为是开发基因工具工具的分子机器的重要来源。同时,噬菌体对于建立和改善分子生物学的基本理论至关重要。对噬菌体的研究为合成电路设计提供了丰富的基本要素,并为改善定向进化平台的强大支持提供了支持。因此,噬菌体在新技术和中央科学概念的发展中起着至关重要的作用。提出并开发了RNA世界假设后,继续发现RNA的新生物学功能。RNA及其相关元素广泛用于许多领域,例如代谢工程和医学诊断,其多功能性导致RNA在合成生物学中的主要作用。基于RNA的技术的进一步开发将推进合成生物学工具,并提供RNA世界假设的验证。大多数合成生物学工作基于重新构建现有的生物系统,了解基本生物学过程并开发新技术。基于噬菌体的基于RNA的技术将为合成生物学成分提供丰富的来源。此外,噬菌体和RNA对生物进化具有很高的影响,这对于理解生命的起源,建立人工生命形式以及精确重新编程的生物学系统是关键的。本综述讨论了基于噬菌体的RNA基于噬菌体成分的技术术语,噬菌体生命周期以及噬菌体与细菌之间的相互作用。将强调从噬菌体衍生出的基于RNA的技术,用于合成生物学以及了解生物进化的最早阶段。
摘要:由于抗药性病原体的全球出现,噬菌体被广泛利用为抗生素的替代品。为了指导这些杀菌剂的用法,其宿主特异性的特征至关重要 - 但是,对于许多噬菌体,宿主范围信息仍然有限。尽管它们在农业,生物医学和生物技术中的重要性,但噬菌体感染了微细菌属的情况尤其如此。在这里,我们阐明了125个微细菌集群EA phy-logenomic的关系 - 包括来自11个子群体(EA1至EA11)的成员,并使用CodoN用法偏置模式的洞察力以及从探索性和探索性和共生计算的方法中的预测来推断其推测的宿主范围。我们的计算分析表明,在整个微区进化枝中,群噬菌体具有共同的感染史。有趣的是,所有子群体的噬菌体都表现出与细菌菌株不同于用于分离的细菌菌株的密码子使用偏好模式,这表明它们可能能够感染其他宿主。此外,宿主范围的预测表明,某些子群体可能更适合前瞻性生物技术和医学应用,例如噬菌体疗法。
一些内olysin在N末端部分包含符号年度释放(SAR)域(SAR)域,首先由Xu等人描述。(2004),允许膜锚定。内ol丝蛋白含有肽切割刀信号(PS)的信号,该信号通过宿主的SEC机械(Frias; Frias; frias; helocrocristine; Ramirez,2013; Escobedo et al。,2019年)控制了内叶蛋白在periplasm中释放的信号。一些研究指出,这些结构域内的疏水程度以及信号肽(PS)的疏水程度有一定的保留。最近的研究表明,其中一些内olysin能够渗透到革兰氏阴性细菌的外膜(Lim等,2014)。因此,肽信号和SAR代表了在克细菌中外源作用的抗菌蛋白的有前途的来源
病毒是地球上最丰富的生物学实体(Breitbart和Rohwer,2005年)。噬菌体或噬菌体,特别是感染了脑原生物的微生物。这些噬菌体通过裂解循环复制,裂解循环是典型的有毒噬菌体的,或以预言整合到宿主基因组中,或者在宿主细胞质中复制为质粒(Piligrigimova等,2021)。综合噬菌体基因组(预言)与宿主染色体一起复制,并通过细胞分裂从初始感染细胞转移到其后代(Maurice等,2013)。整合到细菌染色体中可以改变宿主表型,并将新基因和功能引入细菌代谢库中(Ramisetty和Sudhakari,2019年)。预言编码负责抗生素耐药性和/或毒力因子的基因(Costa等,2018; Kondo等,2021;López-Leal等,2020;Piña-González等,2024,2024),为其细菌宿主提供适应性益处(Li et al。
CRISPR-Cas13 蛋白是 RNA 引导的 RNA 核酸酶,通过与互补的靶噬菌体转录本结合,然后进行一般的非特异性 RNA 降解,来防御入侵的 RNA 和 DNA 噬菌体。在这里,我们分析了 Leptotrichia buccalis 的 LbuCas13a 的防御能力,发现它具有强大的抗病毒活性,不受靶噬菌体基因的必要性、基因表达时间或靶序列位置的影响。此外,我们发现 LbuCas13a 的抗病毒活性对各种噬菌体具有广泛效果,方法是将 LbuCas13a 与来自不同系统发育群的九种大肠杆菌噬菌体进行对抗。利用 LbuCas13a 靶向的多功能性和效力,我们将 LbuCas13a 应用于广谱噬菌体编辑。使用两步噬菌体编辑和富集方法,我们在三种不同的噬菌体中实现了七次无标记基因组编辑,效率高达 100%,包括多基因删除和替换单个密码子等编辑。Cas13a 可用作编辑地球上最丰富、最多样化的生物实体的通用工具。
病毒调节微生物群落的多样性和活性。然而,对它们在流细菌生物膜群落结构中的作用知之甚少。在这里,我们介绍了有关瑞士三种横向冰山的各种流病毒群落多样性和组成的见解。冰期流的特征是极端的环境条件,包括近冻结温度和超寡聚营养。这些条件选择了几个但适应良好的细菌进化枝,这些进化枝在生物膜群落中占主导地位,并通过微生物菌株占据了壁ni。我们使用元基因组测序揭示了这些流中各种生物膜病毒组合。在不同的流量和流中,病毒群落组成与细菌宿主的组成紧密结合,细菌宿主的宿主是由一般高的宿主特定城市强调的。将噬菌体相互作用的预测与辅助代谢基因(AMG)相结合,我们确定了通过感染微生变化枝成员的噬菌体共享的特定AMG。我们的工作为更好地理解细菌之间的复杂相互作用和噬菌体在一般情况下的噬菌体和噬菌体之间提供了一步。
摘要:未培养噬菌体对环境的影响取决于其首选的生命周期(溶菌性或溶源性)。然而,我们预测它的能力非常有限。我们旨在通过比较溶菌性和溶源性噬菌体的基因组特征与其宿主的相似性来区分溶菌性和溶源性噬菌体,反映它们的共同进化。我们测试了两种方法:(1)四聚体相对频率的相似性,(2)基于精确的 k = 14 寡核苷酸匹配的无比对比较。首先,我们探索了 5126 种参考细菌宿主菌株和 284 种相关噬菌体,并找到了使用两种基于寡核苷酸的方法区分溶源性和溶菌性噬菌体的近似阈值。对 6482 个质粒的分析揭示了不同宿主属之间以及在某些情况下远距离细菌类群之间水平基因转移的可能性。随后,我们通过实验分析了 138 株肺炎克雷伯菌及其 41 种噬菌体的组合,发现实验室中与这些菌株相互作用次数最多的噬菌体与肺炎克雷伯菌的基因组距离最短。然后,我们将我们的方法应用于来自温泉生物膜的 24 个单细胞,其中包含 41 个未培养的噬菌体-宿主对,结果与在此环境中检测到的噬菌体的溶源生命周期相一致。总之,基于寡核苷酸的基因组分析方法可用于预测 (1) 环境噬菌体的生命周期、(2) 培养物保藏中宿主范围最广的噬菌体,以及 (3) 质粒的潜在水平基因转移。