Совместная исследовательская группа из Института биофизики Китайской академии наук и Пекинского технологического института раскрыла ключевой механизм, с помощью которого бактерии защищаются от вирусной инфекции. Исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, как циклические динуклеотиды (CDN), синтезируемые при активации иммунного механизма антифаговой сигнальной системы на основе циклических олигонуклеотидов (CBASS), запускают нитевидную сборку эффекторов фосфолипазы, которые осуществляют последующий иммунный ответ путем разрушения мембран.
CBASS — это важнейший механизм врожденной противовирусной защиты бактерий, основные эффекторные модули которого эволюционно сохранились как в прокариотическом, так и в эукариотическом иммунитете. Хотя предыдущие исследования выявили CDN в качестве ключевых сигнальных молекул, точные молекулярные детали того, как они активируют нижележащие эффекторы, оставались неясными.
Сфокусировавшись на CapE, репрезентативном эффекторе фосфолипазы в системе CBASS, исследователи применили интегративный подход, сочетающий криоэлектронную микроскопию и рентгеновскую кристаллографию, чтобы определить его структуру в трех различных состояниях: неактивный димер, CDN-связанная сборка высшего порядка и субстрат-аналог-связанный каталитический имитатор. Вместе эти структурные снимки отражают полный конформационный переход, лежащий в основе активации CapE.
Полученные данные показывают, что при связывании с CDN CapE претерпевает серьезную структурную перестройку. Эта трансформация обнажает его каталитический центр и способствует его полимеризации в упорядоченные филаменты, которые служат активными платформами для расщепления фосфолипидов, обеспечивая быструю и надежную активацию бактериального иммунного ответа.
Дальнейшие эксперименты с использованием структурно-направленного мутагенеза подтвердили, что как формирование филаментов, так и ферментативная активность необходимы для CBASS-опосредованного разрушения мембраны и программируемой клеточной гибели. Эти результаты подчеркивают функциональную значимость механизма активации.
Установив прямую молекулярную связь между распознаванием CDN и активацией эффекторов, исследование предлагает единую модель того, как CDN запускают мембранно-таргетированные иммунные ответы. Более того, оно подчеркивает, что формирование филаментов является широко консервативной стратегией регуляции ферментативной активности в различных иммунных системах.
[Фото: GAO Pu's group / Chinese Academy of Sciences]
