八聚体dGTP酶复合物介导广泛的抗噬菌体防御作用

《Nature Communications》：Octameric dGTPase assemblies mediate broad anti-phage defense

　　

摘要

脱氧鸟苷三磷酸酶（dGTPases）是一类能够消耗核苷酸的酶，已知在抗病毒防御中发挥作用。尽管其酶学机制已被阐明，但dGTPases在结构和功能上的多样性仍不甚清楚。在此，我们对细菌、古菌和真核生物中的dGTPase同源物进行了系统分析，发现它们广泛存在，并与多种与免疫相关的结构域相关联。通过整合生物信息学分析和结构研究，我们发现了一类能够形成稳定八聚体及更高阶寡聚体结构的细菌dGTPase。利用冷冻电子显微镜，我们解析了一种典型的弧菌dGTPase（Vdg）的八聚体和16聚体结构，同时还观察到了其丝状结构。功能实验表明，八聚体的形成对于抗病毒活性而言既是必要的也是充分的，而更高阶的聚集体则并非必需。我们还发现了dAMP是一种别构调节因子，这进一步体现了dGTPases的功能多样性。我们的研究结果有助于了解细菌dGTPase的模块化结构、寡聚化驱动的激活机制以及其在免疫功能中的作用，同时也拓展了我们对基于核苷酸消耗的抗病毒策略的理解。