Specific Recognition of Cyclic Oligonucleotides by Cap4 for Phage Infection
細菌免疫蛋白Cap4專一性辨識環寡核苷酸訊號分子以對抗噬菌體感染
Chang, J. J., You, B. J., Tien, N., Wang, Y. C. , Yang, C. S. , Hou, M. H. , & Chen, Y.*.
2023/05/24
在天擇的壓力下，細菌演化出了多種不同的免疫防禦機制以對抗天敵噬菌體的感染。基於環寡核苷酸的抗噬菌體訊號傳遞系統，簡稱CBASS，為近年來發現最廣泛存在細菌基因體中的免疫防禦機制。CBASS主要編碼一環寡核苷酸合成酶，稱為CD-NTase，以及一環寡核苷酸受體蛋白CD-NTase associated proteins，簡稱Cap蛋白。不同細菌中的環寡核苷酸合成酶能夠生合成不同的訊號分子，包括前所未見的環三核苷酸；然而，目前對於環三核苷酸的分子辨識和下游傳訊機制仍然知之甚少。本篇研究以X光繞射技術解析出常見院內感染菌Enterobacter cloacae中環三核苷酸受體蛋白EcCap4的晶體結構。透過結構比較和序列分析，我們找出了辨識環三核苷酸cyclic AMP-AMP-GMP (cAAG)的高度保留性表面殘基。等溫滴定量熱法、大腸桿菌毒性試驗和噬菌體感染實驗進一步顯示，突變高度保留性表面殘基Q351、T391和R392，會導致EcCap4無法結合環三核苷酸cAAG，並顯著地降低了帶有EcCap4突變型的CBASS系統的抗噬菌體感染能力。基於保留性表面殘基的差異，Cap4蛋白可更進一步分為兩種類型: 辨識cyclic AMP-AMP-AMP (cAAA)的第一型Cap4和辨識 cAAG的第二型Cap4蛋白。因此，本篇研究提供了辨識新穎環三核苷酸cAAG的關鍵蛋白結構資訊，可作為發展新型抗生素標靶蛋白的重要研究基礎。
本研究使用TLS 13B1、TPS 05A和 TPS 07A光束線。
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