环化酶生成的3',5'-cGMP通过逐步的之字形排列丝状组装激活PucsarTIR抗噬菌体防御

细菌利用核苷酸第二信使将噬菌体识别与抗病毒效应器激活偶联起来。在此，我们鉴定出Pucsar——Pycsar相关抗噬菌体家族的一个分支，其环化酶可由GTP生成3',5'-cGMP，并与Toll/白细胞介素-1受体（TIR）及跨膜（TM）效应器相关联。在PucsarTIR系统中，环化酶PucC产生的cGMP可选择性激活其对应的PucTIR NAD酶。 X射线晶体学表明，PucC采取二聚体环化酶支架，并具有与鸟嘌呤相兼容的碱基识别口袋。冷冻电镜与突变分析揭示，由环核苷酸结合结构域和TIR结构域组成的apo-PucTIR以一种自我封存的失活四聚体形式存在，其中TIR结构域彼此邻近但取向错误。依次进行的cGMP结合通过部分占据的中间状态重塑该组装体，并稳定形成一个完全结合cGMP的二聚体，后者进一步聚合为呈锯齿状排列的丝状结构，从而形成高效NAD酶活性所必需的复合NAD+结合口袋。这些发现确立了3',5'-cGMP作为一种抗噬菌体第二信使的地位，并揭示了环状嘌呤信号如何将自我封存的TIR效应器转变为具有NAD酶活性的丝状组装体。

细菌利用核苷酸第二信使将噬菌体识别与抗病毒效应器激活偶联起来。在本文中，我们鉴定出Pucsar——Pycsar相关抗噬菌体家族的一个分支——其环化酶可由GTP生成3',5'-cGMP，并且与Toll/白细胞介素-1受体（TIR）及跨膜（TM）效应器相关联。在PucsarTIR系统中，由环化酶PucC产生的cGMP可选择性激活其对应的PucTIR NAD酶。X射线晶体学结果表明，PucC呈现二聚体环化酶支架，并具有与鸟嘌呤相适配的碱基识别口袋。冷冻电镜与突变分析揭示，无配体apo-PucTIR由环核苷酸结合结构域和TIR结构域组成，以一种自我封存的失活四聚体形式存在，其中TIR结构域彼此接近但取向错误。依次发生的cGMP结合通过部分占据的中间态重塑该组装体，并稳定形成完全结合cGMP的二聚体，后者进一步聚合为锯齿状排列的丝状结构，形成高效NAD酶活性所必需的复合NAD+结合口袋。这些发现确立了3',5'-cGMP作为一种抗噬菌体第二信使的地位，并揭示了环状嘌呤信号如何将自我封存的TIR效应器转变为具有NAD酶活性的丝状结构。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744502v1?rss=1

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