细菌产生类病毒粒，促进寄生宿主增殖

在这项研究中，研究人员检查了一种放线菌——达瓦瓦链霉菌，发现它能产生类似病毒的颗粒，促进宿主繁殖。细胞外DNA作为多细胞组织的支架，在缺乏病毒样颗粒产生和细胞被困在异常聚集体的突变S. davawensis菌株的菌落中显著减少。

　　

病毒在环境中无处不在，生物体已经发展出各种机制来应对它们的威胁。然而，放线菌的基因组包含一个高度保守的基因集，编码病毒样纳米颗粒，尽管其生物学意义尚不清楚。

收缩注射系统（CISs）是原核生物中类似噬菌体尾部的纳米结构，它们装载效应蛋白并介导各种生物过程。尽管CIS的功能通过进化已经多样化，并且作为蛋白质输送系统具有巨大潜力，但目前对CIS及其效应蛋白的功能特征仅限于少数CIS谱系。在这里展示了链霉菌（Streptomyces davawensis）的CISs属于一种独特的细菌CISs群体，分布在遥远的门类中，并促进了这种细菌的孢子形成分化。CIS的丧失导致链霉菌中胞外DNA释放、生物量积累和孢子形成减少。CISs装载了一个效应蛋白，这是噬菌体tapemeasure蛋白的远亲同源物，其C末端具有内切核酸酶活性，负责CIS相关表型。发现表明，CISs可以通过效应蛋白的作用促进细菌的繁殖，并暗示了CIS效应蛋白和病毒载体之间的进化联系。

尽管CISs的重要性和潜力得到了认可，但我们对它们的功能多样性以及相关效应蛋白的具体角色的理解仍然处于起步阶段。大多数已表征的CISs属于少数几个研究良好的谱系，留下了大量分布在原核生物领域的CISs基本上未被探索。这一知识空白是利用CISs在生物技术应用中全部潜力的一个重要障碍。

在最近的一项开创性研究中，研究人员最近对链霉菌（Streptomyces davawensis）的CISs进行了研究，这种细菌以其能够产生广泛的生物活性化合物而闻名。研究发现，这种细菌的CISs属于一个独特的群体，与其他已表征的CISs不同，并且分布在遥远的门类中。这一发现强调了CISs在原核生物世界中的广泛存在，并表明它们可能独立进化了多次，适应了各种生态位和功能。

这项研究中最引人注目的发现之一是CISs在链霉菌孢子形成分化中的作用。孢子是细菌在特定条件下形成的休眠、高度抗性结构，使它们能够在恶劣环境中生存。研究表明，链霉菌中CISs的丧失导致胞外DNA释放、生物量积累和孢子形成显著减少。这表明CISs不仅参与了细菌与其环境的相互作用，还参与了其生命周期和生存策略。

链霉菌CISs装载的效应蛋白被鉴定为噬菌体tapemeasure蛋白的远亲同源物。tapemeasure蛋白因其在确定噬菌体尾部长度中的作用而闻名，并且被认为在噬菌体组装过程中起结构作用。链霉菌CISs效应蛋白的C末端被发现具有内切核酸酶活性，很可能是观察到的CIS相关表型的原因。这种内切核酸酶活性可能涉及在效应蛋白注入后处理DNA或调节宿主细胞的遗传物质。

链霉菌CISs效应蛋白中内切核酸酶活性的发现为理解CISs作用的分子机制开辟了新的途径。它还引发了关于CIS效应蛋白和病毒载体之间进化关系的有趣问题。在CISs和噬菌体中存在同源蛋白的事实表明，这些实体之间可能发生了遗传物质的交换，这可能对原核生物和病毒防御机制的进化有影响。

链霉菌CISs的研究为理解这些原核生物纳米结构的潜力提供了宝贵的见解。CISs将效应蛋白输送到目标细胞中的能力可以被利用来开发新型蛋白质输送系统。例如，CISs可以被设计来输送抗菌肽以对抗耐药细菌，或者在治疗各种疾病时将治疗蛋白引入特定细胞类型。

要充分实现CISs在生物技术中的潜力，需要解决几个挑战。首先，需要更全面地了解CIS-效应蛋白相互作用的多样性和特异性。这将涉及识别和表征不同细菌种类中更广泛的CISs及其效应蛋白。其次，开发用于CISs遗传操作的工具是必要的，以实现这些系统的工程设计，用于特定应用。这包括修改效应蛋白以改变其活性或特异性，以及控制这些效应蛋白由CIS表达和输送的能力。

这项研究提出的模型表明，效应物部分降解基因组DNA，桥接细胞内和细胞外环境，从而促进细胞外DNA释放，并为宿主细胞繁殖提供支架和营养物质。这些发现揭示了病毒相关纳米颗粒对细菌增殖的利用机制，并提供了一种通过调节效应物活性来重编程病毒相关纳米颗粒功能的新策略，用于生物技术的各种应用。

Contractile injection systems facilitate sporogenic differentiation of Streptomyces davawensis through the action of a phage tapemeasure protein-related effector