Eine bahnbrechende Entdeckung eines gemeinsamen Forschungsteams des Instituts für Biophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des Beijing Institute of Technology, die am 8. Mai veröffentlicht wurde, enthüllt einen zentralen Mechanismus der bakteriellen antiviralen Abwehr. Das Team hat aufgeklärt, wie Bakterien zyklische Dinukleotide (CDNs) einsetzen, um Virusinfektionen zu bekämpfen, was die antibakterielle Forschung potenziell revolutionieren könnte.
Die Studie konzentriert sich auf das zyklische Oligonukleotid-basierte Anti-Phagen-Signalsystem (CBASS), einen entscheidenden angeborenen antiviralen Abwehrmechanismus in Bakterien. Forscher fanden heraus, dass CDNs, die während der CBASS-Aktivierung synthetisiert werden, die Assemblierung von Phospholipase-Effektoren auslösen. Diese Effektoren stören Membranen und führen die nachgeschaltete Immunantwort aus.
Durch die Untersuchung von CapE, einem repräsentativen Phospholipase-Effektor, bestimmte das Team seine Struktur in verschiedenen Zuständen mithilfe fortschrittlicher Techniken wie Kryo-Elektronenmikroskopie und Röntgenkristallographie. Die Ergebnisse zeigen, dass die CDN-Bindung eine dramatische strukturelle Veränderung in CapE verursacht, wodurch dessen katalytische Stelle freigelegt und die Polymerisation zu Filamenten gefördert wird. Diese Filamente werden dann zu aktiven Plattformen für die Phospholipidspaltung und aktivieren schnell die bakterielle Immunantwort.
Weitere Experimente bestätigten, dass sowohl die Filamentbildung als auch die enzymatische Aktivität für die CBASS-vermittelte Membranzerstörung und den programmierten Zelltod unerlässlich sind. Diese Entdeckung stellt eine direkte molekulare Verbindung zwischen CDN-Erkennung und Effektoraktivierung her. Sie bietet ein einheitliches Modell dafür, wie CDNs membrangezielte Immunantworten auslösen, und hebt die Filamentbildung als eine Schlüsselstrategie zur Regulierung der enzymatischen Aktivität in verschiedenen Immunsystemen hervor.
Diese Forschung vertieft nicht nur unser Verständnis der bakteriellen Immunität, sondern eröffnet auch neue Wege für die Entwicklung neuartiger antibakterieller Strategien. Durch die gezielte Beeinflussung des CBASS-Systems oder des Filamentbildungsprozesses könnten Wissenschaftler potenziell neue Therapien zur Bekämpfung bakterieller Infektionen entwickeln und angesichts der wachsenden Antibiotikaresistenz Hoffnung geben.