微生物学：Gabija抗ファージ防御とウイルスによる免疫回避の構造基盤

細菌は数百の多様な防御系をコードすることで、ウイルス感染を防御して、ファージの増殖を抑制する。Gabija系は最も広く見られる抗ファージ防御系の1つで、塩基配列が解読された全ての細菌およびアーキアのゲノムの15％以上に存在するが、Gabija系がウイルス感染から細胞を防御する仕組みについての分子基盤はほとんど解明されていない。今回我々は、X線結晶構造解析とクライオ電子顕微鏡（クライオEM）を用いて、複数のGabijaタンパク質が、ファージDNAを分解する約500 kDaの超分子複合体に組み立てられる仕組みを明らかにした。GajA（Gabija protein A）はDNAエンドヌクレアーゼであり、四量体を形成して、抗ファージ防御複合体のコアとなる。そして、GajB（Gabija protein B）二量体の2セットが、このGajA複合体の両側に結合して、4:4のGajA–GajB集合体（以降はGajABとする）を生じ、これがin vivoでのファージ抵抗性に不可欠である。一方、ファージにコードされるタンパク質Gad1（Gabija anti-defence 1）は、このGabija GajAB複合体に直接結合して、防御を不活化することが分かった。ウイルスにより抑制された状態のクライオEM構造から、Gad1は八量体からなる網を形成してGajAB複合体を包み込み、DNAの認識と切断を抑制することが示された。我々の結果は、Gabija抗ファージ防御複合体を組み立てる構造的基盤を明らかにしており、また、ウイルスによる免疫回避の独特の機構を示している。

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