《Nature丨Gabija抗噬菌体防御和病毒免疫逃避的结构基础》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-11-27
  • 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/8SdZJHdO02WiFSJucfSTpA

    2023年11月22日,美国波士顿达纳-法伯癌症研究所等机构的研究人员在Nature发表了题为Structural basis of Gabija anti-phage defence and viral immune evasion的文章。

    细菌编码数百种不同的防御系统,保护免受病毒感染并抑制噬菌体繁殖。Gabija是最普遍的抗噬菌体防御系统之一,存在于所有已测序的细菌和古细菌基因组的15%以上,但Gabija如何保护细胞免受病毒感染的分子基础仍然知之甚少。

    该研究使用x射线晶体学和冷冻电镜来定义Gabija蛋白如何组装成一个约500 kDa的超分子复合物,降解噬菌体DNA。Gabija蛋白A (GajA)是一种DNA内切酶,四聚体形成抗噬菌体防御复合物的核心。两组Gabija蛋白B (GajB)二聚体在复合物的两侧对接,形成4:4的GajAB组装,这对体内噬菌体抗性至关重要。研究人员发现噬菌体编码的蛋白Gabija anti-defense 1 (Gad1)直接结合Gabija GajAB复合物并使防御失活。病毒抑制状态的冷冻电镜结构显示,Gad1形成一个包裹GajAB复合物的八聚体网,抑制DNA识别和切割。该研究结果揭示了Gabija抗噬菌体防御复合物组装的结构基础,并定义了一种独特的病毒免疫逃避机制。

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    • 本文内容转载自“ 科学论文导读”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/Pa3IgNcBujkKLti51R5tcg 2023年11月22日,魏茨曼科学研究所等机构的研究人员在Nature发表了题为Phages overcome bacterial immunity via diverse anti-defence proteins的文章。 最近表明,除了crispr-cas和限制系统外,细菌还采用了相当多的噬菌体抗性系统,但噬菌体如何应对这种多层细菌免疫尚不清楚。 该研究分析了对细菌防御系统表现出不同敏感性的密切相关的芽孢杆菌噬菌体组,并发现了抑制Gabija,Thoeris和Hachiman系统的四个不同的抗防御蛋白家族。研究人员证明了这些蛋白质Gad1,Gad2,Tad2,并且当与各自的防御系统共表达或引入噬菌体基因组时,已经有效地消除了防御活性。在感染分类学上不同的细菌物种的数百种噬菌体中发现了这些抗防御蛋白的同源物。研究人员证明了抗Gabija蛋白Gad阻断了Gabija防御复合物切割噬菌体衍生的DNA的能力。 该研究的数据进一步揭示了一种抗Thoeris蛋白,称为Tad2,它是一种 “海绵”,可隔离由Thoeris TIR结构域蛋白响应噬菌体产生的免疫信号分子。该研究结果表明,噬菌体编码的抗防御蛋白库可以禁用各种细菌防御机制。
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    • 2024年3月12日,武汉大学王隆飞及华中科技大学朱斌共同通讯在Nature 在线发表题为Structures and activation mechanism of the Gabija anti-phage system的研究论文, 原核生物进化出复杂的先天免疫系统来对抗噬菌体感染。Gabija是一种富含GajA和GajB两种成分的原核生物防御系统。GajA作为DNA内切酶,在ATP存在下是无活性的。 为了揭示Gabija系统如何被激活以抵抗噬菌体防御,该研究报道了它在五种状态下的冷冻电镜结构,包括apo GajA、与DNA复合物的GajA、与ATP结合的GajA、apo GajA-GajB和与ATP/Mg2+复合物的GajA-GajB。 GajA是一种菱形四聚体,其ATP酶结构域聚集在中心,Toprim结构域位于外围。ATP在ATP结构域的结合稳定了ATP结构域内的插入区域,使Toprim结构域处于封闭状态。当噬菌体耗尽ATP时,Toprim结构域打开以结合和切割DNA底物。与GajA对接的GajB被裂解的DNA激活,最终导致原核细胞死亡。总之,该研究呈现了Gajiba激活的机制景观。