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TIR结构域在细菌中产生组氨酸-ADPR作为一种免疫信号。

TIR domains produce histidine-ADPR as an immune signal in bacteria.

作者信息

Sabonis Dziugas, Avraham Carmel, Chang Renee B, Lu Allen, Herbst Ehud, Silanskas Arunas, Vilutis Deividas, Leavitt Azita, Yirmiya Erez, Toyoda Hunter C, Ruksenaite Audrone, Zaremba Mindaugas, Osterman Ilya, Amitai Gil, Kranzusch Philip J, Sorek Rotem, Tamulaitiene Giedre

机构信息

Institute of Biotechnology, Life Sciences Center, Vilnius University, Vilnius, Lithuania.

Department of Molecular Genetics, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel.

出版信息

Nature. 2025 Apr 30. doi: 10.1038/s41586-025-08930-2.

DOI:10.1038/s41586-025-08930-2
PMID:40307559
Abstract

Toll/interleukin-1 receptor (TIR) domains are central components of pattern recognition immune proteins across all domains of life. In bacteria and plants, TIR-domain proteins recognize pathogen invasion and then produce immune signalling molecules exclusively comprising nucleotide moieties. Here we show that the TIR-domain protein of the type II Thoeris defence system in bacteria produces a unique signalling molecule comprising the amino acid histidine conjugated to ADP-ribose (His-ADPR). His-ADPR is generated in response to phage infection and activates the cognate Thoeris effector by binding a Macro domain located at the C terminus of the effector protein. By determining the crystal structure of a ligand-bound Macro domain, we describe the structural basis for His-ADPR and its recognition and show its role by biochemical and mutational analyses. Our analyses furthermore reveal a family of phage proteins that bind and sequester His-ADPR signalling molecules, enabling phages to evade TIR-mediated immunity. These data demonstrate diversity in bacterial TIR signalling and reveal a new class of TIR-derived immune signalling molecules that combine nucleotide and amino acid moieties.

摘要

Toll/白细胞介素-1受体(TIR)结构域是所有生命域中模式识别免疫蛋白的核心组成部分。在细菌和植物中,TIR结构域蛋白识别病原体入侵,然后产生仅由核苷酸部分组成的免疫信号分子。在这里,我们表明细菌中II型Thoeris防御系统的TIR结构域蛋白产生一种独特的信号分子,该分子由与ADP-核糖缀合的氨基酸组氨酸(His-ADPR)组成。His-ADPR是在噬菌体感染后产生的,并通过结合效应蛋白C末端的Macro结构域来激活同源的Thoeris效应器。通过确定配体结合的Macro结构域的晶体结构,我们描述了His-ADPR及其识别的结构基础,并通过生化和突变分析展示了其作用。我们的分析还揭示了一类结合并隔离His-ADPR信号分子的噬菌体蛋白,使噬菌体能够逃避TIR介导的免疫。这些数据证明了细菌TIR信号传导的多样性,并揭示了一类新的由TIR衍生的免疫信号分子,它们结合了核苷酸和氨基酸部分。

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