[賴爾珉] 植物微生物學家首度發現DNA分解酶可增進農桿菌在植物寄主中的生存優勢

本院植物暨微生物學研究所副研究員賴爾珉博士所領導的研究團隊，日前以普遍存在於土壤中的植物重要腫瘤病 原細菌「農桿菌」為研究對象，首度發現農桿菌在特定時機，會把一種名為Tde(type VI DNase effectors)的DNA分解酶蛋白質，注射到所接觸到的其他細菌競爭對手的細胞內，以分解競爭對手的DNA，達到確保自己在植物宿主內的生存優勢， 展現細菌生存攻防戰的新策略。這項未來或可應用於農業改良的研究成果，甚受學界重視，國際領導期刊「細胞宿主與微生物」( CELL HOST & MICROBE)於2014年7月9日刊登這篇論文，並且選為預覽文章。 自2006年起，科學家已知許多病原性細菌會組裝成一類似注射針筒的「第六型分泌系統」(type VI secretion system, T6SS)，將效應分子或毒素蛋白質送入真核或原核目標細胞中，以促進自身細菌致病力或存活能力。然而，對於第六型分泌系統在寄主生物內如何執行這項作 業，仍有待學界更進一步研究。 此次，賴爾珉博士研究團隊首度發現當農桿菌進入植物宿主時會活化其第六型分泌系統，將Tde毒素分子注射至所接觸的細菌競爭對手胞內並分解競爭對手 細胞內的DNA分子，以抑制對方族群生長。農桿菌利用此Tde殺菌武器來攻擊並存之競爭對手，其中包括其同源近親或其它種類的競爭細菌，例如綠膿桿菌等， 以提高農桿菌在植物宿主中的生存優勢。 賴爾珉博士表示，本研究成果有兩大重要突破，除了發現農桿菌這一組新穎的DNA分解酶為細菌攻防戰的新武器外，更首度發現第六型分泌系統及其效應分 子可增進病原性細菌在植物宿主中的生存競爭優勢。由於此種DNA分解酶毒素Tde及其相關的同源免疫蛋白質Tdi，亦廣泛存在於許多革蘭氏陰性及陽性的動 植物病原細菌的基因組中，研究團隊乃提出此研究成果未來在農業應用的潛力。例如，同源免疫蛋白質Tdi或許可作為發展新藥的攻擊對象來抑制病原細菌的族群 生長，而Tde-Tdi 組合廣泛存在於植物生長促進菌 (plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR) 中也顯示PGPR或許具有雙重功能，未來對於促進植物生長以及有效殺死病原性細菌，提供農業改良新思考。 本研究係與英國倫敦帝國學院MRC分子細菌學與感染中心(MRC Centre for Molecular Bacteriology and Infection in Imperial College London, United Kingdom)跨國合作完成。 論文第一作者為本院植物暨微生物學研究所博士後研究學者馬麗珊博士。研究經費由科技部、科技部2011年英國-台灣雙邊一流大學交流研究合作計畫以及本院共同支持。 論文參考網站: http://www.cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(14)00192-9 (參考來源：本院院新聞稿 http://www.sinica.edu.tw/manage/gatenews/showsingle.php?_op=?rid:6772)