Eukariotinėse ląstelėse serino/treonino baltymų kinazės (StpK) vaidina svarbų vaidmenį ribodamos virusines infekcijas. StpK paprastai aktyvuojamos infekcijos metu ir slopina genų ekspresiją viruso replikacijos centre.
2023 m. rugpjūčio 10 d. He Zhengguo komanda Guangxi universitete (pirmas autorius Li Xiaohui) paskelbė internetinį straipsnį pavadinimu „Mikobakterijų fagui TM4 reikalinga į eukariotą panaši Ser/Thr proteinkinazė, kad nutildytų ir išvengtų antifagų imuniteto“. kuriame buvo pranešta, kad Mycobacterium pubescens TM4 reikalingas į eukariotą panašus StpK7, užkoduotas MSMEG_1200, kad išvengtų Mycobacterium pubescens bakterinės gynybos.
StpK7 yra genų saloje MSMEG_1191MSMEG_1200 ir jame yra daug fagų atsparumo genų, panašių į BREX (fagų atmetimo) fagų atsparumo sistemą. stpK7 neigiamai reguliuoja šios genų salos ekspresiją. Užsikrėtus fagu TM4, StpK7 skatinamas tiesiogiai fosforilinti transkripcijos reguliatorių MSMEG_1198 ir slopinti teigiamą jo reguliavimo aktyvumą, taip sumažinant kelių pasroviui esančių genų ekspresiją į BREX panašioje genų saloje. Tolesnė analizė parodė, kad šioje antifagų saloje esantys genai atlieka pagrindinį reguliavimo vaidmenį Mycobacterium lipidų hemostazėje ir fagų adsorbcijoje. Apskritai šis darbas apibūdina StpK7 valdomą reguliavimo tinklą, kurį išnaudoja fagas TM4, kad išvengtų šeimininko apsaugos nuo Mycobacterium.
Mikobakterijos priklauso didelei gramteigiamų aktinomicetų grupei, iš kurių žinomiausios yra lėtai augantys žmogaus patogenai, tarp jų Mycobacterium tuberculosis, sukeliantis žmogaus tuberkuliozę, ir Mycobacterium leprae, sukeliantis raupsus. Ji taip pat apima Mycobacterium pubescens, palyginti greitai augančią, netoksišką puvimo bakteriją. CRISPR-CAS sistema buvo apibūdinta Mycobacterium rūšyse ir parodė atsparumą svetimų plazmidžių transformacijai. Be to, Mycobacterium genomas koduoja daugybę įgimtų imuninių sistemų. sistemos, tokios kaip restrikcijos modifikavimo sistemos ir toksino-antitoksinų sistemos. Tačiau šių įgimtų imuninių sistemų gynybinė funkcija nuo fagų nebuvo aprašyta. Įdomu tai, kad Mycobacterium pubescens glikolipidų ir fosfolipidų sintezė ir lokalizacija gali pakeisti fagų adsorbcijos gebėjimą, o susijusių genų mutacijos gali paveikti bakterijų atsparumą fagams. Mycobacterium abscessus padermės, turinčios lygią kolonijų morfologiją, sukeltos genų mutacijų, parodė stipresnį fagų atsparumą. Taigi, glikolipidų metabolizmo reguliavimas Mycobacterium yra glaudžiai susijęs su jo atsparumu fagams. Tačiau konkretūs būdai ir mechanizmai tebėra menkai suprantami.
Pastaruoju metu buvo pranešta, kad kai kurie į eukariotus panašūs baltymai, randami bakterijose, turi gynybos funkciją nuo fagų infekcijos, pavyzdžiui, Toll – interleukino receptorių struktūrinio domeno baltymai, kurie tarpininkauja tarpląsteliniam NAD+ išeikvojimui bakterijų ląstelėse ir sukelia ląstelių mirtį, taip pat StpK, kurios slopina viruso transkripciją gamindamos modifikuotus ribonukleotidus, yra eukariotuose ir daugumoje bakterijų ir dažniausiai veikia kaip antivirusiniai vaistai. Eukariotuose kai kurie StpK gali būti suaktyvinti dėl viruso signalizacijos ir toliau slopinti virusinę infekciją blokuodami viruso baltymų sintezę. Bakterijose StpK atlieka daug fiziologinių funkcijų, pavyzdžiui, reguliuoja ląstelių sienelių sintezę, ląstelių dalijimąsi ir ramybės būseną. Tačiau apie fago ir šeimininko sąveikos StpK reguliavimo tyrimą pranešta tik keliose bakterijose. Dėl to kai kurie baltymai, susiję su transliacija, DNR atstatymu ir centriniu metabolizmu, fosforilinami, o tai lemia ląstelių mirtį ir taip apsaugo kaimynines ląsteles nuo fagų infekcijos Streptomyces, StpK dalyvauja gynyboje nuo fagų kaip Pgl ir BREX gynybos sistemos komponentas. , tačiau tikslus jo vaidmuo nežinomas.
Mechanizmo modelio diagrama (vaizdas iš Cell Host & Microbe)
Pažymėtina, kad Mycobacterium tuberculosis genomas koduoja 11 StpK, iš kurių PknA ir PknB priklauso tam pačiam manipuliatoriui, būtinam mikobakterijų augimui. Nors buvo nustatyta, kad šie StpK vaidina svarbų vaidmenį ląstelių sienelių sintezėje, ląstelių morfologijoje ir dalijimuisi, lipopolisacharidų transportavimui, atsparumui osmosiniam slėgiui, virulentiškumui ir daugeliui kitų bakterijų fiziologijos aspektų, apie jų vaidmenį mikobakterijų ir fagų sąveikoje nepranešta. Ar šie į eukariotus panašūs StpK yra susiję ir kaip jie reguliuoja fagų infekcijos procesą, lieka nežinoma.
TM4 yra dvigrandė DNR fagas, kurio genomo dydis yra 52 797 bazinių porų (bp). Jis užkrečia greitai augančias Mycobacterium pubescens ir lėtai augančias Mycobacterium tuberculosis TM4 fagas replikuojasi praėjus 20 minučių po šeimininko bakterijos užkrėtimo ir lizuoja šeimininko ląstelę 4 val. po šeimininko ląstelės užsikrėtimo Šiuo metu plačiai naudojamas genetiniam mikobakterijų manipuliavimui. Tačiau mažai žinoma apie TM4 fago sąveiką su šeimininko bakterijomis ir šeimininko gynybos mechanizmus nuo TM4 fago.
Šis tyrimas sistemingai įvertino visus 13 neesminių StpK genų, užkoduotų Mycobacterium pubescens genomo, ir nustatė, kad stpK7 numušimas žymiai padidino Mycobacterium atsparumą TM4 fagui. Šis tyrimas praneša, kad unikalus StpK7 genas yra būtinas TM4 fago infekcijai Mycobacterium pubescens. Ypač svarbu, kad stpK7 yra anksčiau neapibrėžtoje į BREX panašioje genų saloje ir gali nutildyti šeimininko gynybą, tiesiogiai fosforilinant saloje esančius transkripcijos faktorius, taip išlaikant TM4 fago adsorbcijos gebėjimą ir slopinant Mycobacterium ląstelių mirtį. Apibendrinant galima pasakyti, kad šis tyrimas sėkmingai atskleidė į eukariotus panašų StpK{10}}varomą reguliavimo tinklą, kurį išnaudoja fagas TM4, kad išvengtų BREX tipo fagams atsparių genų salelių Mycobacterium. Šis darbas labai praturtina supratimą apie Mycobacterium fago šeimininko gynybos vengimo mechanizmą.
