摘要
防御相关sirtuins (DSRs)由一系列蛋白质组成，通过未知机制保护细菌免受噬菌体感染。这些蛋白质在细菌中很常见，并含有一个n端sirtuin (SIR2)结构域。在本研究中，我们报道了DSR蛋白降解烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)+)在感染期间，耗尽细胞的这种基本分子和终止噬菌体繁殖。我们的数据显示，其中一种蛋白质DSR2直接识别噬菌体尾管蛋白，然后成为一种活跃的NADase枯草芽孢杆菌．使用噬菌体交配方法，促进DSR2敏感和DSR2抗性噬菌体对之间的遗传交换，我们进一步表明，一些噬菌体表达结合和抑制DSR2的抗DSR2蛋白。最后，我们证明了SIR2结构域在DSR家族之外的一系列噬菌体防御系统中作为一种效应子NADase。我们的结果确立了SIR2结构域在细菌免疫对抗噬菌体中的一般作用。
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数据可用性
支持本研究结果的数据可在文章及其扩展数据中获得。基因接入出现在本文的方法部分。实验所用结构的质粒图附作为补充文件。源数据提供了这篇论文。
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确认
我们感谢Sorek实验室成员对手稿的评论和富有成效的讨论。我们还要感谢Weizmann生命科学核心设施的A. Brandis和T. Mehlman的靶向质谱分析，以及以色列国家个性化医疗中心的A. Savidor的蛋白质质谱分析。R.S.得到了欧洲研究委员会(批准号ERC-CoG 681203和ERC-AdG GA 101018520)和以色列科学基金会(批准号:R.S.)的部分支持。ISF 296/21)， Ernest and Bonnie Beutler基因组医学卓越研究项目，德意志科学研究院(SPP 2330，批准号:no. 1)。464312965)， Minerva基金会，由联邦德国教育和研究部和Knell家庭微生物学中心资助。V.S.由欧洲社会基金(no.;09.3.3-LMT-K-712-01-0126)根据与立陶宛研究委员会(LMTLT)的资助协议。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
J.G.和R.S.领导了这项研究，并进行了所有的分析和实验，除非另有说明。A. Lopatina使用SIR2/pAgo防御系统进行斑块分析实验。A.B.克隆并进行了pVip防御系统的斑块分析。M.Z.和V.S.提供了SIR2/pAgo防御系统。S.M.和A. Leavitt克隆了DSR2、DSR1和SIR2-HerA防御系统，并进行了斑块分析。A.M.和G.A.协助序列分析和预测蛋白质结构域功能和点突变。手稿由J.G.和R.S.撰写，所有作者都对手稿的编辑做出了贡献，并支持了结论。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
R.S.是BiomX和Ecophage的科学联合创始人和顾问。其他作者宣称没有利益竞争。
同行评审
同行评审信息
微生物学性质感谢Lennart Randau, Malcolm White和其他匿名审稿人对本工作的同行评审所做的贡献。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展数据
扩展数据图1显示DSR2防御的示范性斑块分析结果。
对照用10倍连续稀释噬菌体SPR进行空斑试验枯草芽孢杆菌应变(无系统)或枯草芽孢杆菌DSR2。
图2噬菌体SPR在含有dsr2的高MOI感染细胞中不复制。
对照组感染后不同时间点噬菌体SPR滴度枯草芽孢杆菌应变(无系统)或枯草芽孢杆菌DSR2。数据表示每毫升斑块形成单位(PFU)。柱状图表示三个独立复制的平均值，各个数据点叠加在一起。
扩展数据图4 DSR2抑制和激活候选基因的测试
上面测试的基因和操纵子的传说。(一个)液体培养生长的枯草芽孢杆菌在30°C条件下，噬菌体SPR感染仅表达DSR2或DSR2和候选基因的BEST7003细胞，或不表达DSR2和候选基因的对照细胞。细菌在时间0时感染，MOI为0.04。每个MOI显示三个独立的复制，每个曲线显示一个单独的复制。每个面板显示一个不同的候选基因。5个面板的“No system”和DSR2控制曲线是相同的。(b，c)在含有WT DSR2的细胞中，测量含有操纵子1-3的载体(图B)或来自操纵子3的4个个体基因(图C)的转化效率。Y轴为变换后得到的每毫升菌落形成单位数。柱状图表示三个重复的平均值，各个数据点叠加在一起。
图5 DSAD1共表达时尾管不拉下DSR2。
dsr2 -尾管络合物的下拉实验大肠杆菌．噬菌体SPR尾管蛋白用TwinStrep标记c端。本实验对DSR2进行突变(H171A)以避免毒性。所示为SDS-PAGE凝胶。Lane A，表达SPR、DSR2 (H171A)和GFP标记尾管蛋白的细胞。Lane B，表达SPR、DSR2 (H171A)和DSAD1标记尾管蛋白的细胞。
图6 SPR与SPbeta/phi3T尾管蛋白的多序列比对。
SPR和phi3T/SPbeta尾管蛋白的NCBI序列分别为WP_010328117和WP_004399252 (phi3T尾管蛋白与SPbeta相同)。蛋白质氨基酸序列用Clustal Omega进行比对30.．
源数据
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爆炸对齐。
权利和权限
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关于本文
引用本文
加布，J.，洛帕蒂娜，A.，伯恩海姆，A.。et al。多种噬菌体抵抗系统通过sir2依赖的NAD抑制感染+损耗。Nat Microbiol7， 1849-1856(2022)。https://doi.org/10.1038/s41564-022-01207-8
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41564-022-01207-8
这篇文章被引用
病毒抑制TIR gcADPR信号以克服细菌防御
自然(2022)
