摘要：新发现的细菌自卫武器采用不同的方法来实现相同的目标：防止病毒通过细菌种群传播。...
地球上的每个生物都需要保护自己免受会伤害的事情。细菌没有什么不同。尽管它们相对简单，但他们对病毒入侵者采取了非常精明的防御性策略。最著名的是CRISPR-CAS9，适合于人类用作FDA批准的遗传编辑技术。
在过去的一年中，由Luciano Marraffini领导的洛克菲勒细菌学实验室的研究人员以及由Dinshaw Patel领导的MSKCC结构生物学实验室的研究人员一直在研究某些称为CARF CARF效应子的CRISPR系统的关键免疫组件。这些新发现的武器采用了不同的方法来实现相同的目标：逮捕细胞活动，从而防止病毒通过其余细菌种群传播。
在最近的出版物中科学，科学家宣布他们发现的最新CARF效应子，他们创造了Cat1。得益于异常复杂的分子结构，该蛋白可以耗尽用于细胞功能必不可少的代谢物。没有燃料，病毒入侵者的进一步猛烈袭击的计划停止了。
Marraffini说：“我们实验室的集体工作揭示了这些CARF效应子的效果和不同。” “他们的分子活动的范围非常了不起。”
多个防御系统
CRISPR是细菌自适应免疫系统和其他某些单细胞生物的机制，可保护病毒，称为噬菌体。 CRISPR系统的六种类型的工作方式大致相同：CRISPR RNA识别出外国遗传密码，该代码触发CAS酶介导免疫反应，通常会剥离入侵者材料。
但是，越来越多的证据表明，CRISPR系统部署了遗传剪刀以外的各种防御策略。马拉菲尼的实验室已经领导了这项研究的大部分研究。特别是，他们一直在研究称为CARF效应子的CRISPR-CAS10系统中的一类分子，这些分子是在细菌的噬菌体感染后被激活的蛋白质。
据信CARF效应子免疫可以通过创造一个不错的病毒复制环境来起作用。例如，CAM1 CARF效应子导致感染细胞的膜去极化，而CAD1触发了一种分子熏蒸，淹没了被毒性分子的感染细胞。
代谢冻结
对于当前的研究，研究人员想尝试识别其他CARF效应子。他们使用强大的结构同源搜索工具Foldseek找到CAT1。
他们发现，通过称为环状二苯甲酸酯或Ca的二级信使分子的结合，CAT1被警告了病毒的存在。4，刺激酶在称为NAD的细胞中裂解必需代谢物+。
“曾经有足够数量的NAD+裂解，细胞进入了一个成长的状态。这样，CAT1与CAM1和CAD1相似，因为它们都提供了种群水平的细菌免疫。”
独特的复杂性
但是，尽管其免疫策略可能与这些其他CARF效应子类似，但它的形式并不是Patel Lab中的博后研究学者Puja Majumder，但通过使用Cryo-EM的详细结构分析揭示了其形式。
她发现CAT1蛋白具有令人惊讶的复杂结构，其中Ca1二聚体被Ca粘合4信号分子，在病毒感染时形成长细丝，并捕获NAD+粘性分子口袋内的代谢产物。 “一旦nad+Majumder解释说：“代谢产物被CAT1丝裂，无法使用。” Majumder解释说。
她补充说，但是蛋白质的奇异结构复杂性并不止于此。她说：“这些细丝相互相互作用以形成三角形的螺旋束，然后这些束可以扩展以形成五边形的螺旋束。”这些结构成分的目的仍有待研究。
CAT1通常似乎独自工作的事实也很不寻常。 Baca说：“通常在III型CRISPR系统中，您有两项有助于免疫效应的活动。” “但是，编码CAT1的大多数细菌似乎主要依赖CAT1来获得其免疫力效应。”
马拉菲尼说，这些发现提出了有趣的新问题。 “虽然我认为我们已经证明了全局 - 卡夫效应子擅长防止噬菌体复制，但我们仍然有很多了解他们如何做的细节。
