97889 64456 72312 47532 85224 72311 99738 05314 18822 88877 83701 91188 72106 98803 83485 70762 67561 00923 55229 06479 57972 59061 74949 93171 14807 03728 86417 14924 55271 76483 09709 80826 48003 69756 41326 33857 90179 16007 50123 74390 32549 30315 44217 63317 75601 80709 41762 62320 18455 61834 28274 17965 11564 40730 97515 38882 00045 18375 34435 87730 65633 86354 42635 03181 37624 00288 29224 98754 64198 42645 13159 80277 57942 84214 09885 11406 37363 27238 16160 82824 82750 03902 45252 98749 86602 85405 74120 11069 70749 63642 54482 33973 81058 25338 11638 53184 38067 75862 58160 05931 81160 94118 63131 11678 37627 13358 15577 41533 20376 02073 54475 97260 40548 91470 84971 47067 00960 20371 54295 32383 70544 08125 72446 96640 07075 16165 30869 08344 20223 85830 11652 84248 58240 18720 83640 74865 63798 26432 11368 91553 98930 40390 63732 07578 52004 83379 91665 87295 27594 70342 33614 00445 56766 74846 32119 67664 51801 34739 44392 32414 80290 43295 50949 32938 59188 82226 64963 12065 07486 96473 17151 41690 05059 80565 72757 89563 68610 87113 78719 74762 26213 13426 23716 54025 70952 73308 30338 98371 80443 39662 15506 33308 53719 47268 57523 71539 98084 43052 68615 92226 35372 86296 82533 08533 12606 77475 19780 50069 42332 94775 84463 97795 86712 89454 36026 27730 87899 25252 69813 38682 Studie beschreibt eine häufige bakterielle Abwehr gegen Virusinfektionen – MJRBJC
Studie beschreibt eine häufige bakterielle Abwehr gegen Virusinfektionen

GajAB-Montage- und Funktionsmechanismen. Kredit: Natur Struktur- und Molekularbiologie (2024). DOI: 10.1038/s41594-024-01283-w

Eines der vielen Erfolgsgeheimnisse von Bakterien ist ihre Fähigkeit, sich gegen Viren, sogenannte Phagen, zu verteidigen, die Bakterien infizieren und ihre Zellmaschinerie zur Fortpflanzung nutzen.

Technologische Fortschritte haben es in letzter Zeit ermöglicht, die an diesen Systemen beteiligten Proteine ​​zu identifizieren, doch Wissenschaftler vertiefen ihre Forschung zur Rolle dieser Proteine ​​weiterhin.

In einer neuen Studie berichtete ein Team der Ohio State University über den molekularen Aufbau eines der häufigsten Anti-Phagen-Systeme, einer Proteinfamilie namens Gabija, die vermutlich zu mindestens 8,5 % verwendet wird. bis zu 18 % aller Bakterienarten auf der Erde.

Forscher haben herausgefunden, dass ein Protein offenbar die Fähigkeit besitzt, einen Phagen abzuwehren, aber wenn es sich an ein Partnerprotein bindet, ist der resultierende Komplex sehr geschickt darin, das Genom eines eindringenden Phagen zu zerschneiden, um ihn unfähig zur Replikation zu machen.

„Wir glauben, dass die beiden Proteine ​​einen Komplex bilden müssen, um eine Rolle bei der Phagenprävention zu spielen, aber wir glauben auch, dass ein einzelnes Protein eine Anti-Phagen-Funktion hat“, sagte Zhangfei Shen, Co-Senior-Autor der Studie und Postdoktorand . in biologischer Chemie und Pharmakologie am College of Medicine der Ohio State. „Die volle Rolle des zweiten Proteins muss genauer untersucht werden.“

Die Erkenntnisse tragen zum wissenschaftlichen Verständnis der Evolutionsstrategien von Mikroorganismen bei und könnten eines Tages in biomedizinische Anwendungen umgesetzt werden, sagen die Forscher.

Shen und Co-Hauptautor Xiaoyuan Yang, ein Ph.D. Student, arbeitet im Labor der Hauptautorin Tianmin Fu, einer Assistenzprofessorin für biologische Chemie und Pharmakologie an der Ohio State.

Die Studie wurde am 16. April veröffentlicht Natur Struktur- und Molekularbiologie.

Studie beschreibt eine häufige bakterielle Abwehr gegen Virusinfektionen

Struktur des GajAB-Komplexes. a, b, Eine Kryo-EM-Dichtekarte (a) und Banddiagramme (b) des GajAB-Komplexes mit GajA in kühlen Farben und GajB in warmen Farben auf zwei verschiedenen Ebenen: Draufsicht (links) und vertikale Drehung (nach rechts). ). c, Domänenarchitektur von GajB. Domäne 1A wird in Rosa angezeigt, Domäne 1B in Magenta, 2A in Gelb und 2B in Orange. d, e, Banddiagramm eines GajB-Protomers, vorhergesagt durch AlphaFold (d) oder bestimmt durch Kryo-EM-Rekonstruktion (e), mit Domänen gefärbt wie in c. Kredit: Natur Struktur- und Molekularbiologie (2024). DOI: 10.1038/s41594-024-01283-w

Die beiden Proteine, aus denen dieses Abwehrsystem besteht, heißen Gabija A und Gabija B oder werden mit GajA und GajB abgekürzt.

Die Forscher verwendeten Kryo-Elektronenmikroskopie, um die biochemischen Strukturen von GajA und GajB einzeln sowie eines sogenannten supramolekularen Komplexes, GajAB, zu bestimmen, der entsteht, wenn sich die beiden zu einer Gruppe bestehend aus vier Molekülen jedes Proteins verbinden.

In Experimenten am Modellbakterium Bacillus cereus beobachteten die Forscher die Aktivität des Komplexes in Gegenwart von Phagen, um die Funktionsweise des Abwehrsystems besser zu verstehen.

Obwohl GajA allein Anzeichen einer Aktivität zeigte, die die DNA eines Phagen inaktivieren konnte, war der Komplex, den es mit GajB bildete, viel wirksamer, um sicherzustellen, dass Phagen die Bakterienzelle nicht übernehmen konnten.

„Das ist der mysteriöse Teil“, sagte Yang. „GajA allein reicht aus, um den Phagenkern zu spalten, aber es bildet auch den Komplex mit GajB, wenn wir sie zusammen inkubieren. Unsere Hypothese ist, dass GajA die Genomsequenz des Phagen erkennt, aber GajB verstärkt diese Erkennung und hilft, die DNA des Phagen zu schneiden.“ Phagen.

Die große Größe und die längliche Konfiguration des Komplexes machten es schwierig, ein vollständiges Bild der funktionellen Beiträge von GajB bei Bindung an GajA zu erhalten, sagte Shen und überließ es dem Team, einige Hypothesen über die Rollen der Proteine ​​zu formulieren, die noch bestätigt werden müssen .

„Wir wissen nur, dass GajB dabei hilft, die Aktivität von GajA zu steigern, aber wir wissen noch nicht, wie es funktioniert, weil wir nur etwa 50 % davon im Komplex sehen“, sagte Shen.

Eine ihrer Hypothesen ist, dass GajB das Konzentrationsniveau einer Energiequelle, des Nukleotid-ATP (Adenosintriphosphat), in der zellulären Umgebung beeinflussen könnte, insbesondere indem es ATP reduziert, wenn es die Anwesenheit des Phagen erkennt. Dies hätte den doppelten Effekt, dass die DNA-Stummschaltungsaktivität von GajA durch den Phagen ausgeweitet und gleichzeitig die Energie gestohlen würde, die ein Phagen benötigen würde, um mit der Replikation zu beginnen, sagte Yang.

Über bakterielle Anti-Phagen-Abwehrsysteme gibt es noch viel zu lernen, aber dieses Team hat bereits gezeigt, dass die Blockierung der Virusreplikation nicht die einzige Waffe im bakteriellen Arsenal ist. In einer früheren Studie beschrieben Fu, Shen, Yang und ihre Kollegen eine andere Abwehrstrategie: Bakterien programmieren ihren eigenen Tod, anstatt zuzulassen, dass Phagen eine Gemeinschaft übernehmen.

Mehr Informationen:
Xiao-Yuan Yang et al., Molekulare Grundlagen supramolekularer Anti-Phagen-Anordnungen Gabija, Natur Struktur- und Molekularbiologie (2024). DOI: 10.1038/s41594-024-01283-w

Zur Verfügung gestellt von der Ohio State University

Zitat: Studie beschreibt eine häufige bakterielle Abwehr gegen Virusinfektionen (26. April 2024), abgerufen am 26. April 2024 von https://phys.org/news/2024-04-common-icrobial-defense-viral-infection.html

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By rb8jg

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