逆转录经常被用于细胞功能，并且在原核生物中与防止病毒感染有关，但潜在的防御机制通常尚不清楚。

2024年8月29日，美国麻省理工学院张锋团队在Science在线发表题为“Phage-triggered reverse transcription assembles a toxic repetitive gene from a noncoding RNA”的研究论文，该研究发现噬菌体触发的逆转录从非编码RNA组装了一个有毒的重复基因。

这已是张峰团队本月发表的第三篇顶刊，是今年的第6篇。

该研究表明在 DRT2 防御系统中，逆转录酶结合相邻的缠结非编码 RNA。

噬菌体感染后，该RNA的模板区域被逆转录成一系列串联重复序列，这些重复序列重新构成启动子和开放阅读框，允许表达毒性重复蛋白和流产感染反应。

这种活性的生化重建和为重复合成提供了分子基础。从非编码 RNA 合成基因是原核生物遗传调控的一种新模式。

RNA 模板化 DNA 合成或逆转录是逆转遗传信息流的基本方式。

在逆转录酶（RT）的催化下，这种活性通常与基于 RNA 的移动遗传元件（如逆转录病毒、反转录转座子和II组内含子）的移动性有关，但也曾多次被用于细胞功能。

在真核生物中，端粒酶的RT活性可维持基因组完整性，RT 结构域蛋白形成剪切体的核心，从而去除前体中的内含子。

在原核生物中，RT 通常与噬菌体防御有关。例如，RT 可以介导从 RNA 获取 CRISPR 间隔区 ，而retron RT 合成专门的RNA/DNA/蛋白质复合体，这些复合体通过多种新兴机制发挥作用，以限制噬菌体增殖。

DRT2核糖核蛋白复合体的结构

除了这些相对特征明确的例子之外，还可以在原核基因组中找到各种RT。

一个突出的例子是所谓的“未知组”RT 或 UG 系统，它与 II 组内含子 RT 关系较远，但包含至少 42 个不同的家族，具有相当大的序列多样性和不同的结构域架构。

尽管大多数UG系统尚未进行功能表征，但已证明有几种系统可以防御DNA噬菌体。因此，其中一些被称为防御相关RT或 DRT，而另一些被称为Abi RT，因为它们能够通过流产感染（Abi）介导噬菌体防御。

一些 Abi RT（如 AbiK 和 Abi-P2）被证明可以进行蛋白质引发的非模板核苷酸聚合，但这种活性如何导致噬菌体防御尚不清楚。

研究人员探究了2型DRT（以下简称 DRT2）提供噬菌体防御的机制，并在此过程中揭示了一种独特的基因表达模式，其中毒性基因由非编码RNA组装而成。

总之，研究表明，原核逆转录酶可以通过逆转录重建重复基因以提供噬菌体防御。DRT2 的机制引入了一种新形式的基因组“暗物质”：只有在逆转录后才能看到的基因，以及原核生物中一种新的基因调控模式：基因合成调控。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq3977

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