Mol Cell：四川大学余雅梅/陈强破解“海力布”系统流产小体的抗噬菌体机制！
来源：iNature 2025-03-08 12:00
该研究报告了一个类似的细菌蛋白复合物，DUF4297-HerA，它通过偶联核酸酶和ATP酶活性诱导流产感染来介导抗噬菌体免疫。
免疫受体形成高级复合物，在动物中称为炎症小体，在植物中称为抗性体，以介导免疫信号。
2025年2月25日，四川大学余雅梅、陈强共同通讯在Molecular Cell 在线发表题为“DUF4297 and HerA form abortosome to mediate bacterial immunity against phage infection”的研究论文，该研究报告了一个类似的细菌蛋白复合物，DUF4297-HerA，它通过偶联核酸酶和ATP酶活性诱导流产感染来介导抗噬菌体免疫。
研究人员将这个防御系统命名为“海力布”，以一个流行的民间故事中的猎人命名，他牺牲自己来拯救他的村庄。冷冻电子显微镜(cryo-EM)结果显示DUF4297和HerA组装成更高级的复合物，使人想起凋亡小体、炎症小体或抵抗小体，称之为流产小体（abortosome）。通过在海利布流产小体DNA加工过程中捕获预装载、DNA装载和DNA运输状态的cryo-EM结构，提出DNA底物通过HerA六聚体装载，三磷酸腺苷(ATP)水解提供能量将DNA底物运输到成簇的DUF4297 Cap4核酸酶结构域进行降解。这项研究证明了在整个生命领域的先天免疫中存在类似的多蛋白复合物。
流产感染(Abi)是一种常见的细菌抗病毒免疫策略，其中受感染的细胞在噬菌体复制周期完成之前自杀，以保护细菌菌落。因此，Abi可被视为一种程序性细胞死亡(PCD)。对于多细胞生物，PCD是组织稳态的基本机制，而对于单细胞细菌，Abi是一种策略，其中一个细胞牺牲自己以造福社区。
真核免疫系统采用多蛋白复合物，如凋亡小体、炎症小体和抗性小体，来建立宿主防御和恢复细胞稳态。这些多蛋白复合物涉及具有多个结构域(STAND)蛋白的信号转导ATPases，可识别不同的病原体相关分子模式(PAMPs)并导致寡聚化。STAND类与AAA+ATPase、RecA样ATPase等一起属于P-环NTP酶的额外链催化E (ASCE)分裂。
最近的一项研究表明，原核抗病毒STAND (Avs)蛋白充当模式识别受体，并通过四聚化激活以诱导细胞死亡。除了Avs，在各种细菌防御系统中还发现了寡聚ATP酶蛋白，包括通过作用于RNA的腺苷脱氨酶进行的噬菌体限制(RADAR)，Nezha，Septu，Gabija和噬菌体抗限制诱导系统(PARIS)。这一观察结果暗示了生物界免疫机制的共性，并提出了一个关于潜在普遍性的有趣问题。
机理模式图（图源自Molecular Cell）
在这里，研究人员表明DUF4297-HerA，一种最近在细菌和古细菌中鉴定的抗病毒防御系统，通过诱导Abi实现其抗噬菌体功能。DUF4297和HerA形成了一个更高级的复合物，揭示了与凋亡小体、炎症小体和抵抗小体的寡聚化有显著的结构相似性，命名为流产小体。海利布流产小体偶联核酸酶和ATP酶活性，有效降解DNA并诱导细胞死亡。该研究揭示了“海力布”流产小体如何通过协同作用消灭入侵的噬菌体，展示了细菌免疫机制的独特之处。这一发现不仅为抗噬菌体机制提供了新的范例，也为从进化角度理解细菌与高等生物免疫系统之间的联系提供了宝贵的视角。
参考消息：
https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(24)01006-2
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