Undersøgelsen beskriver et almindeligt bakterielt forsvar mod viral infektion

De to proteiner, der udgør dette forsvarssystem, kaldes Gabija A og Gabija B, eller GajA og GajB for kort.

Forskere brugte kryo-elektronmikroskopi til at bestemme de biokemiske strukturer af GajA og GajB individuelt og af det, der kaldes et supramolekylært kompleks, GajAB, dannet, når de to binder sig til at danne en klynge bestående af fire molekyler fra hvert protein.

I forsøg med Bacillus cereus-bakterier som model observerede forskere aktiviteten af ​​komplekset i nærværelse af fager for at få indsigt i, hvordan forsvarssystemet fungerer.

Selvom GajA alene viste tegn på aktivitet, der kunne deaktivere en fags DNA, var det kompleks, det dannede med GajB, meget mere effektivt til at sikre, at fager ikke ville være i stand til at overtage bakteriecellen.

"Det er den mystiske del," sagde Yang. "GajA alene er tilstrækkeligt til at spalte fagkernen, men det danner også komplekset med GajB, når vi inkuberer dem sammen. Vores hypotese er, at GajA genkender fagens genomiske sekvens, men GajB forbedrer den genkendelse og hjælper med at skære fagens DNA. "

Den store størrelse og langstrakte konfiguration af komplekset gjorde det vanskeligt at få det fulde billede af GajB's funktionelle bidrag, når de var bundet til GajA, sagde Shen, og lod holdet gøre nogle antagelser om proteinroller, der endnu ikke er bekræftet.

"Vi ved kun, at GajB hjælper med at forbedre GajA-aktivitet, men vi ved endnu ikke, hvordan det virker, fordi vi kun ser omkring 50 % af det på komplekset," sagde Shen.

En af deres hypoteser er, at GajB kan påvirke koncentrationsniveauet af en energikilde, nukleotidet ATP (adenosintrifosfat), i det cellulære miljø - specifikt ved at drive ATP ned ved påvisning af fagens tilstedeværelse. Det ville have den dobbelte effekt af at udvide GajA's fag-DNA-invaliderende aktivitet og stjæle energi, som en fag ville have brug for for at begynde at replikere, sagde Yang.

Der er mere at lære om bakterielle anti-fag-forsvarssystemer, men dette hold har allerede vist, at blokering af virusreplikation ikke er det eneste våben i det bakterielle arsenal. I en tidligere undersøgelse beskrev Fu, Shen, Yang og kolleger en anden forsvarsstrategi:bakterier programmerer deres egen død frem for at lade fager overtage et fællesskab.

Flere oplysninger: Xiao-Yuan Yang et al., Molecular basis of Gabija anti-phage supramolecular assemblies, Nature Structural &Molecular Biology (2024). DOI:10.1038/s41594-024-01283-w

Journaloplysninger: Naturens strukturelle og molekylære biologi

Leveret af Ohio State University