Az eukarióta sejtekben a szerin/treonin protein kinázok (StpK-k) fontos szerepet játszanak a vírusfertőzések korlátozásában. Az StpK-k általában a fertőzés során aktiválódnak, és gátolják a vírusreplikáció központjában lévő gének expresszióját.
2023. augusztus 10-én He Zhengguo csapata a Guangxi Egyetemen (első szerzőként Li Xiaohuival) közzétett egy online cikket "A TM4 mycobacteriális fághoz eukariótaszerű Ser/Thr protein kináz szükséges az elhallgattatáshoz és a fágellenes immunitás elkerüléséhez". amely arról számolt be, hogy az MSMEG_1200 által kódolt eukariótaszerű StpK7 szükséges ahhoz, hogy a Mycobacterium pubescens TM4 elkerülje a Mycobacterium pubescens bakteriális védekezését.
Az StpK7 az MSMEG_1191MSMEG_1200 génszigeten található, és több, a BREX (fágkilökődés) fágrezisztencia rendszerhez hasonló fág rezisztencia gént tartalmaz. Az stpK7 negatívan szabályozza ennek a génszigetnek az expresszióját. A TM4 fág fertőzés hatására az StpK7 közvetlenül foszforilálja az MSMEG_1198 transzkripciós szabályozót, és gátolja annak pozitív szabályozó aktivitását, ezáltal csökkentve számos downstream gén expresszióját a BREX-szerű génszigeten. További elemzések kimutatták, hogy az ezen az anti-fág szigeten belüli gének kulcsfontosságú szabályozó szerepet játszanak a Mycobacterium lipid hemosztázisában és a fág adszorpciójában. Összességében ez a munka az StpK7 által vezérelt szabályozó hálózatot jellemzi, amelyet a TM4 fág kihasznál a gazdaszervezet Mycobacterium elleni védekezésének elkerülésére.
A mikobaktériumok a Gram-pozitív aktinomikéták nagy csoportjába tartoznak, amelyek közül a legismertebbek a lassan növekvő humán kórokozók, köztük a humán tuberkulózist okozó Mycobacterium tuberculosis és a leprát okozó Mycobacterium leprae. Ide tartozik még a Mycobacterium pubescens, egy viszonylag gyorsan növekvő, nem toxikus rothadó baktérium. A CRISPR-CAS rendszert Mycobacterium fajokban jellemezték, és rezisztenciát mutatott az idegen plazmidok általi transzformációval szemben. Ezenkívül a Mycobacterium genom számos veleszületett immunrendszert kódol. rendszerek, például restrikciós módosító rendszerek és toxin-antitoxin rendszerek. Azonban ezeknek a veleszületett immunrendszereknek a fágokkal szembeni védekező funkcióját nem írták le. Érdekes módon a Mycobacterium pubescensben a glikolipidek és foszfolipidek szintézise és lokalizációja megváltoztathatja a fág adszorpciós kapacitását, és a rokon gének mutációi befolyásolhatják a baktériumok fágokkal szembeni rezisztenciáját. A Mycobacterium abscessusban a gének mutációi által okozott sima telepmorfológiájú törzsek erősebb fágrezisztenciát mutattak. Így a Mycobacterium glikolipid metabolizmusának szabályozása szorosan összefügg a fág rezisztenciájával. A konkrét utak és mechanizmusok azonban továbbra is kevéssé ismertek.
A közelmúltban néhány baktériumban található eukarióta-szerű fehérjéről számoltak be, amelyek védekező funkcióval rendelkeznek a fágfertőzés ellen, ilyenek például a Toll - interleukin receptor szerkezeti domén fehérjék, amelyek közvetítik az intracelluláris NAD+ kimerülést a baktériumsejtekben és sejthalálhoz vezetnek, valamint az StpK, amelyek módosított ribonukleotidok termelésén keresztül elnyomják a vírus transzkripcióját, jelen vannak az eukariótákban és a legtöbb baktériumban, és általában vírusellenes hatásúak. Eukariótákban egyes StpK-k aktiválódhatnak vírusjelzéssel, és tovább gátolhatják a vírusfertőzést a vírusfehérje szintézis blokkolásával. A baktériumokban az StpK-k számos fiziológiai funkcióval rendelkeznek, például szabályozzák a sejtfal szintézisét, a sejtosztódást és a nyugalmi állapotot. A fág-gazdasejt kölcsönhatások StpK szabályozásának vizsgálatáról azonban csak néhány baktérium esetében számoltak be. Ez egyes, a transzlációval, DNS-javítással és központi anyagcserével kapcsolatos fehérjék foszforilációját eredményezi, ami sejthalálhoz vezet, és így megvédi a szomszédos sejteket a fágfertőzéstől. , de pontos szerepe nem ismert.
Mechanizmus modell diagram (kép a Cell Host & Microbe-tól)
Figyelemre méltó, hogy a Mycobacterium tuberculosis genom 11 StpK-t kódol, amelyek közül a PknA és a PknB ugyanahhoz a manipulátorhoz tartozik, amely elengedhetetlen a mycobacteriumok növekedéséhez. Bár ezek az StpK-k fontos szerepet játszanak a sejtfal szintézisében, a sejt morfológiájában és osztódásában, a lipopoliszacharid transzportban, az ozmotikus nyomással szembeni rezisztenciában, a virulenciában és a bakteriális fiziológia sok más aspektusában, a mikobakteriális fág kölcsönhatásokban játszott szerepükről nem számoltak be. Továbbra sem ismert, hogy ezek az eukarióta-szerű StpK-k érintettek-e, és hogyan szabályozzák a fágfertőzési folyamatot.
A TM4 egy kétszálú DNS-fág, amelynek genom mérete 52 797 bázispár (bp). Megfertőzi a gyorsan növekvő Mycobacterium pubescens és a lassan növekvő Mycobacterium tuberculosis TM4 fág 20 perccel a gazdabaktérium fertőzése után replikálódik, és lizálja a gazdasejtet 4 órával a gazdasejt fertőzése után Jelenleg széles körben használják a mikobaktériumok genetikai manipulálására. Keveset tudunk azonban a TM4 fág és a gazdabaktérium közötti kölcsönhatásról és a gazdaszervezet TM4 fág elleni védekezési mechanizmusairól.
Ez a tanulmány szisztematikusan értékelte mind a 13 nem esszenciális StpK gént, amelyet a Mycobacterium pubescens genom kódol, és megállapította, hogy az stpK7 leütése jelentősen megnövelte a Mycobacterium rezisztenciáját a TM4 fággal szemben. Ez a tanulmány beszámol arról, hogy az egyedülálló StpK7 gén nélkülözhetetlen a TM4 fág fertőzéshez Mycobacterium pubescensben. Különösen fontos, hogy az stpK7 egy korábban nem definiált BREX-szerű génszigeten található, és elnémíthatja a gazdaszervezet védelmét azáltal, hogy közvetlenül foszforilálja a transzkripciós faktorokat a szigeten, ezáltal fenntartja a TM4 fág adszorpciós kapacitását és gátolja a Mycobacterium sejthalált. Összefoglalva, ez a tanulmány sikeresen feltárt egy eukarióta-szerű StpK{10}}vezérelt szabályozó hálózatot, amelyet a TM4 fág a Mycobacterium BREX-szerű fág-rezisztens génszigeteinek gazdaszervezet védelmének elkerülésére használ ki. Ez a munka nagymértékben gazdagítja a Mycobacterium fág gazdaszervezet védekezési elkerülési mechanizmusának megértését.
