微生物学：細菌の抗ウイルス防御における真核生物様のユビキチン化システム
Nature 631, 8022 doi: 10.1038/s41586-024-07730-4
ユビキチン化経路は、タンパク質恒常性やシグナル伝達、自然免疫に重要な役割を担っている。これらの経路では、E1、E2、E3タンパク質の酵素カスケードによって、標的タンパク質のリシン残基にユビキチンまたはユビキチン様タンパク質（Ubl）が結合する。細菌はE1やUblの古くからの類縁タンパク質をコードしており、これらのタンパク質は硫黄代謝に関与するが、Ublと標的の結合を仲介することはなく、細菌がユビキチン化様のタンパク質結合を行うことができるのかどうかは依然として不明である。本論文で我々は、ファージ防御アイランドに関連する細菌オペロンが、完全なユビキチン化経路をコードしていることを実証する。細菌のE1–E2–Ubl複合体の2つの構造は、真核生物のカノニカルなユビキチン化装置と顕著な構造的類似性を示した。細菌のE1は、不活性型アデニル化ドメインをアミノ末端側、触媒システインを含む可動性αヘリックス（CYSドメイン）が挿入された活性型アデニル化ドメインをカルボキシ末端側に持つ。1つ目の構造は、細菌UblのC末端がアデニル化を受けるために位置する反応前状態を示し、2つ目の構造は、E1からE2へのチオエステル交換反応状態と類似しており、結合したE2にE1のCYSドメインが近接していた。また、同じ経路の脱ユビキチン化酵素が細菌のUblを前処理し、アデニル化のためにC末端のグリシンを露出させることも分かった。さらに我々は、細菌のE1とE2が共に働き、Ublを標的タンパク質のリシン残基へ結合させることを示す。これらの結果をまとめると、細菌は真核生物のカノニカルなユビキチン化経路と機構的にも構造的にもよく類似した真正のユビキチン化システムを有していることが明らかになり、これらの経路は細菌において最初に生じたことが示唆される。
