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Nature |噬菌體衣殼蛋白直接激活細菌固有免疫

細菌–噬菌體之間的軍備競賽在不斷共進化中。與真核細胞固有免疫系統通過致病菌相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)感知致病菌的方式相似，許多細菌的固有免疫系統需要噬菌體特異性分子的激發，才能夠對噬菌體感染作出應答。但細菌的哪種分子負責偵測噬菌體的何種激發分子尚不清楚。2022年11月16日，美國麻省理工學院、比利時布魯塞爾自由大學(Université libre de Bruxelles, ULB)Abel Garcia-Pino以及瑞典隆德大學(Lund University)Vasili Hauryliuk等合作在發表了題為“Direct activation of a bacterial innate immune system by a viral capsid protein”的研究論文，報道了來自沙門氏菌溫和噬菌體SJ46，在多個大腸桿菌中也保守的融合毒素–抗毒素系統CapRelSJ46直接感知噬菌體中重要保守成分衣殼蛋白，保護大腸桿菌抗多種噬菌體感染的分子機制(doi：10.1038/s41586-022-05444-z)。這類抑制翻譯的毒素得名源于其在藍細菌、放線菌和動桿菌中分布較多，序列類似鳥苷四/五磷酸合成酶/水解酶Rel (Cyan-obacteria, Actinobacteria, and Proteobacteria and sequence similarity to the (p)ppGpp synthetase/ hydrolase Rel)。無噬菌體感染時，細菌的CapRelSJ46是無活性的閉合構象，其C端抗毒素結構域自抑制N端毒素結構域。噬菌體感染后，噬菌體SECΦ27的主要衣殼蛋白Gp57結合CapRelSJ46的C-端并直接激活細菌的CapRelSJ46，隨后CapRelSJ46形成穩定、具有活性的開放狀態。開放狀態的CapRelSJ46再焦磷酸化tRNA的嘌呤堿基、細菌的蛋白質翻譯系統被抑制，阻止了產生成熟病毒粒子，導致噬菌體流產感染。這防止了噬菌體在細菌群體中傳播。傳統觀點認為，抗毒素為蛋白質的細菌II型毒素–抗毒素系統的激活需要水解抗毒素蛋白質。該研究揭示了噬菌體主要蛋白激活II型毒素–抗毒素的新模式，開辟了是細菌–噬菌體攻防戰研究的新方向。……