噬菌體真的這麼厲害嗎?細菌會不會進化出殺死噬菌體的抗體?

時間 2021-05-06 03:51:59

1樓:幻夢如歌

針對細菌的病毒叫做噬菌體

然鵝世間萬物並不是無敵的

細菌早就有針對噬菌體的系統

整個系統分成兩套

一套是天然性免疫

另外一套是獲得性免疫

2樓:修行者

噬菌體是一種常用的生物工程載體。基本上蛋白質工程很多地方都能用到。但是蛋白質工程還有基因工程裡面很多技術都是有被人詬病的社會問題的,比如著名的轉基因技術。

這個技術生產出來的糧食作物目前也沒有辦法證明是否對人體有害。

3樓:Hunter W

殺死噬菌體的辦法是有的,CRISPR了解一下,但是抗體是高等生物免疫系統及免疫細胞共同作用的產物,不是乙個單細胞就能完成的,而且抗體只是結合抗原,不是直接殺死噬菌體,在人體後續還需要其他細胞參與識別和分解病原體,另外最主要的,,當然這個產物單鏈抗體在人類社會是有很大潛力和應用的

4樓:Virophage

沒想到這問題也能上熱榜hhhh

懶得看的話,這張圖基本就總結了主要的機制。

跑得快首先,如果噬菌體要感染細菌,就得接觸到細菌,所以只要細菌跑得快,噬菌體就跟不上。

2. 反吸附

假如說跑不過,那麼噬菌體就會到達細菌表面。但噬菌體的宿主範圍其實是比較窄的,如果噬菌體想要侵染細菌,就得識別細菌表面的特定受體,所以如下圖細菌可以通過改變(綠)、偽裝(藍)、修飾(紅)或掩蓋(藍色泡泡)受體或使用誘餌外膜囊泡(黃色大泡泡)防止噬菌體吸附。

3. 限制性修飾系統,restriction–modification (RM) systems

這個系統具有高度的多樣性和特異性,存在於大約90%的細菌基因組中。RM系統中通常存在著甲基轉移酶和限制性核酸內切酶,前者負責DNA的甲基化,後者切除未甲基化的序列。下圖為RM系統和幾個類RM系統,可以識別並摧毀非自身DNA。

4. CRISPR-Cas系統

關於這個的詳細介紹有很多了,就不贅述了。不過需要注意的是,目前只在部分原核生物中發現了這個系統(印象中是40%左右的細菌和90%的古菌)。噬菌體也進化出了相應的anti-CRISPR機制(下圖acr),當然細菌也進化出了anti-anti-CRISPR機制(下圖Aca)。

5. 捨身取義的流產感染系統(abortive infection anti-phage systems,Abi系統)

細菌在感染噬菌體之後,中斷發育,使得自身和噬菌體都無法繼續生存繁衍,保全種群中的其它細菌。下圖就是一種Abi系統——Rex系統,該系統被噬菌體觸發後,RexA蛋白被啟用,從而啟用RexB蛋白,形成膜通道,導致ATP洩漏,膜電位損失和噬菌體的逃逸。

6. 其他

比如第一張圖里的化學、訊號以及未知的,當然也還有其他沒有被提及的,了解有限,不再贅述,可以看一下下面幾篇參考文獻,以上均出自這些文獻。其實還有很多文獻,有興趣可以自己順藤摸瓜。

Bernheim A, Sorek R. The pan-immune system of bacteria: antiviral defence as a community resource[J].

Nature Reviews Microbiology, 2019: 1-7.

Ping D, Wang T, Fraebel D T, et al. Hitchhiking, collapse, and contingency in phage infections of migrating bacterial populations[J]. The ISME Journal, 2020:

1-12.

Hampton H G, Watson B N J, Fineran P C. The arms race between bacteria and their phage foes[J]. Nature, 2020, 577(7790):

327-336.

Stanley S Y, Borges A L, Chen K H, et al. Anti-CRISPR-associated proteins are crucial repressors of anti-CRISPR transcription[J]. Cell, 2019, 178(6):

1452-1464. e13.

Labrie S J, Samson J E, Moineau S. Bacteriophage resistance mechanisms[J]. Nature Reviews Microbiology, 2010, 8(5):

317-327.

5樓:zhangshell

不會。高讚答主已經講了細菌的「免疫」系統。我這裡在題主字面意義(原意)上回答一下這個問題。

首先,啥是「抗體」。我們不能說和高等生物的抗體功能相同的東西就是抗體。

就像大象鼻子的功能和人類的手很像,但我們不能說大象的手長在臉上一樣。

有時候由於人類語言的貧乏,我們會叫這些東西為「類某某」或者「假某某」,表示這東西和我們相對更熟悉的東西有些功能上的相似性。

抗體就是一種免疫球蛋白,它上面有抗原結合區,用來特異性結合靶標分子。

或者說,抗體是一把鎖,上面有鎖眼,而靶標是鑰匙,這把鎖可以把特定的(如噬菌體特異性的)鑰匙(抗原)給裹進去。

那為啥細菌沒有抗體呢?

主要的原因是細菌作為原核生物,複雜度不夠。

建立乙個可以識別幾乎所有齒型的鑰匙的鎖,需要幾個很大個頭的材料(基因)。這個還勉強可以克服。

最大的問題是,高等生物的抗體生產系統是無數個細胞的集合體,每個細胞負責產生乙個型號的抗體。哪個抗原來了,那個能產生識別這個抗原的抗體的細胞就開足馬力複製和生產。

就像我們中國,有無數鎖廠。假如忽然外星艦隊入侵地球,哪個廠子能產出破壞外星飛船的艙門鑰匙的鎖,國家就投資這個鎖廠,擴建並且開足馬力生產,把外星艦隊的鑰匙都扣起來。

而細菌就像個小島國,一共就乙個村子。現在被題主強行蓋了乙個鎖廠,本來就不堪重負。而外星飛船的鑰匙的形狀有無數可能性,這個島國鎖廠生產的鎖幾乎沒有可能恰好能和鑰匙配上。

6樓:Aguider

首先糾正一下題目中的錯誤。抗體這種東西只有進化等級比較高的動物才發展出來,細菌是沒有抗體這種東西的。

細菌為了生存當然會抵抗噬菌體,就像自然界有很多病原體可以感染人類,但是人類發展出了免疫系統去抵抗,各有平衡之處。

目前關於細菌抵抗噬菌體的能力,有以下幾個方面:

1.產生多種核酸酶對外源的核酸進行破壞。這裡面就包括目前被人們廣泛利用的限制性核酸內切酶,同時細菌對自己的DNA進行修飾,防止誤傷自己;

2.噬菌體的感染也依賴很多受配體的結合以確認這是我要感染的細菌。這有可能會篩選出來一些受體/配體突變的細菌,因為噬菌體與法識別這些細菌,所以它們得以倖免,獲得了生存優勢;

3.產生生物膜阻止噬菌體靠近(這也是細菌耐藥的機制之一)(這個生物膜不是細胞生物學上面說的細胞內膜系統);

4.最近火熱的CRlSPR-cas系統也是抵抗外來入侵的一種方法。而且這套系統的先進之處在於它有機率把新遇到的外源的核酸序列載入到基因組的特定位置,相當於乙個資料庫,以後再遇到的話可以使用這個資料庫合成的guiderRNA結合到外源核酸上,依靠cas家族的核酸酶破壞外源核酸;

5.產生分泌型物質,可能是病毒受體的分泌形式,這樣可以誘騙病毒結合這些游離的受體而不結合到自身;

以後可能還會有別的發現。

7樓:狒狒

當然會進化,

為了免疫噬菌體,細菌做過不限於以下的努力:

分泌生物被膜阻止噬菌體結合;

放棄或繞過一些噬菌體結合受體的功能,使膜上這部分功能失效,噬菌體結合了也進不去;

限制性內切酶識別噬菌體DNA,好不容易注射進去的核酸被咔嚓就剪了,然後被降解;

紅極一時的CRISPR-cas系統,準確識別外來基因並咔嚓掉;

宿主基因組甲基化,讓酶識別不了,噬菌體基因組結合上不上去。

細菌有噬菌體可以克制,那會不會有類似有噬菌體的能力可以克制病毒的存在呢?

Pigeons 有的,而且已經發現了好幾種,叫做噬病毒體 Virophage 但它不會使病毒裂解,而是干擾病毒侵染宿主的過程,通過轉座,Cas等機制使病毒產量下降或者由於遺傳物質被打斷,降解而失活。從2008年到現在已經發現了兩屬大約四五個種,大多數是以巨病毒 Giant virus 為宿主。總的來...

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