Í heilkjörnungafrumum gegna serín/þreónín próteinkínasar (StpK) mikilvægu hlutverki við að takmarka veirusýkingar. StpK eru venjulega virkjuð við sýkingu og hindra tjáningu gena í miðju veiruafritunar.
Þann 10. ágúst 2023 birti teymi He Zhengguo við háskólann í Guangxi (með Li Xiaohui sem fyrsta höfund) grein á netinu sem ber yfirskriftina "Mycobacterial phage TM4 requires an eukaryotic-like Ser/Thr prótein kínasa til að þagga niður og sleppa and-phage ónæmi", sem greindi frá því að heilkjörnungalík StpK7 sem kóðað er af MSMEG_1200 sé nauðsynlegt til að Mycobacterium pubescens TM4 sleppi bakteríuvörn í Mycobacterium pubescens.
StpK7 er staðsett á genaeyjunni MSMEG_1191MSMEG_1200 og inniheldur mörg fagóþolsgen sem líkjast BREX (phage rejection) fagviðnámskerfi. stpK7 stjórnar neikvæðu tjáningu þessarar genaeyju. Við sýkingu með TM4-fagi, er StpK7 hvatt til að fosfóra beint umritunarstýringuna MSMEG_1198 og hindra jákvæða stjórnunarvirkni þess, og dregur þar með úr tjáningu nokkurra gena sem líkjast straumi á BREX-líkri genaeyjunni. Frekari greining sýndi að genin innan þessarar and-faga eyju gegna lykilstjórnarhlutverki í Mycobacterium lípíðblæðingunni og aðsogs áfa. Á heildina litið einkennir þessi vinna eftirlitsnet sem er knúið áfram af StpK7 sem er nýtt af fögum TM4 til að komast hjá vörnum hýsils gegn Mycobacterium.
Mycobacterium tilheyra stórum hópi Gram-jákvæðra actinomycetes, þekktust þeirra eru hægvaxandi sjúkdómsvaldar í mönnum, þar á meðal Mycobacterium tuberculosis sem veldur berklum í mönnum og Mycobacterium leprae sem veldur holdsveiki. Það felur einnig í sér Mycobacterium pubescens, tiltölulega ört vaxandi, óeitraða rotnunarbakteríu. CRISPR-CAS kerfið hefur verið einkennt í Mycobacterium tegundum og hefur sýnt ónæmi gegn umbreytingum frá erlendum plasmíðum. kerfi, eins og kerfi til að breyta takmörkunum og eiturefna-eitrunarkerfi. Hins vegar hefur varnarvirkni þessara meðfædda ónæmiskerfa ekki verið lýst gegn fögum. Athyglisvert er að í Mycobacterium pubescens getur nýmyndun og staðsetning glýkólípíða og fosfólípíða breytt frásogsgetu faga og stökkbreytingar í tengdum genum geta haft áhrif á ónæmi baktería gegn föðum. Í Mycobacterium abscessus sýndu stofnar með sléttri nýlenduformgerð af völdum stökkbreytinga í genum sterkara fagurþol. Þannig er stjórnun á glýkólípíðumbrotum í Mycobacterium nátengd viðnám gegn fagum. Hins vegar eru sérstakar leiðir og aðferðir enn illa skilin.
Nýlega hefur verið greint frá því að sum heilkjörnungalík prótein sem finnast í bakteríum hafi varnarvirkni gegn fögumsýkingu, eins og Toll - interleukin receptor structural domain prótein sem miðla innanfrumu NAD+ eyðingu í bakteríufrumum og leiða til frumudauða, auk StpK, sem bælir umritun veiru með framleiðslu á breyttum ríbónkjarna, eru til staðar í heilkjörnungum og flestum bakteríum og virka venjulega sem veirulyf. Hjá heilkjörnungum geta sum StpK verið virkjuð með veiruboðum og hamlað frekar veirusýkingu með því að hindra nýmyndun veirupróteina. Í bakteríum hafa StpK margar lífeðlisfræðilegar aðgerðir, svo sem að stjórna frumuveggmyndun, frumuskiptingu og dvala. Hins vegar hefur aðeins verið greint frá rannsókn á StpK stjórnun á milliverkunum áfa-hýsils hjá fáum bakteríum. Þetta leiðir til fosfórunar á sumum próteinum sem tengjast þýðingu, DNA viðgerð og miðlægum umbrotum, sem leiðir til frumudauða og verndar þannig nágrannafrumur gegn fögumsýkingu Í Streptomyces tekur StpK þátt í vörn gegn fögum sem hluti af Pgl og BREX varnarkerfinu. , en nákvæmlega hlutverk þess er óþekkt.
Skýringarmynd kerfislíkana (mynd frá Cell Host & Microbe)
Merkilegt nokk, erfðamengi Mycobacterium tuberculosis kóðar 11 StpKs, þar af PknA og PknB tilheyra sama manipulator sem er nauðsynlegur fyrir vöxt sveppabaktería. Þrátt fyrir að sýnt hafi verið fram á að þessi StpK gegni mikilvægu hlutverki í frumuveggmyndun, frumuformgerð og frumuskiptingu, flutningi lípópólýsykru, osmótískum þrýstingsþoli, meinvirkni og mörgum öðrum þáttum í lífeðlisfræði baktería, hefur ekki verið greint frá hlutverki þeirra í samskiptum sveppabaktería og fögum. Hvort þessar heilkjörnungalíku StpKs eiga hlut að máli og hvernig þeir stjórna fagasýkingarferlinu er enn óþekkt.
TM4 er tvíþátta DNA fagur með erfðamengisstærð 52.797 basapör (bp) Hann sýkir ört vaxandi Mycobacterium pubescens og hægt vaxandi Mycobacterium tuberculosis TM4 fagur endurtekur sig 20 mínútum eftir sýkingu í hýsilbakteríunni og leysir hýsilfrumu 4 hr eftir sýkingu í hýsilfrumu Það er nú mikið notað til erfðafræðilegrar meðferðar á sveppabakteríum. Hins vegar er lítið vitað um víxlverkun TM4-faga við hýsilbakteríur og varnaraðferðir hýsilsins gegn TM4-fagi.
Þessi rannsókn metin kerfisbundið öll 13 ónauðsynleg StpK gen sem kóðuð eru af erfðamengi Mycobacterium pubescens og komst að því að niðurfelling á stpK7 jók verulega ónæmi Mycobacterium gegn TM4 fagi. Þessi rannsókn greinir frá því að hið einstaka StpK7 gen sé nauðsynlegt fyrir TM4 fagsýkingu í Mycobacterium pubescens. Sérstaklega mikilvægt, stpK7 er staðsett á áður óskilgreindri BREX-líkri genaeyju og getur þagað niður í vörnum hýsils með því að fosfóra beint umritunarþætti á eyjunni og viðhalda þannig aðsogsgetu TM4 faga og hindra frumudauða Mycobacterium. Niðurstaðan er sú að þessi rannsókn tókst að afhjúpa heilkjörnungalíkt StpK7-stýrt eftirlitsnet sem er nýtt af fögum TM4 til að komast hjá hýsingarvörn BREX-líkra fögum ónæmum genaeyjum í Mycobacterium. Þessi vinna auðgar mjög skilninginn á hýsilvarnarsniðgöngu Mycobacterium phage.
