CBass免疫は、CARF関連のエフェクターを使用して、3'-5'-5'-5'関連の環状オリゴヌクレオチドシグナルを感知し、ファージ感染から細菌を保護します

CGAS/DNCV様ヌクレオチジルトランスフェラーゼ（CD-NTase）酵素は、ヌクレオチドの第2メッセンジャーを合成し、細菌および動物細胞の抗ウイルス反応を開始する免疫センサーです。ここでは、Cd-NTaseシグナルに応答する2,000を超える細菌受容体の多様なファミリーの創設メンバーとして、Enterobacter Cloacae Cd-Ntase関連タンパク質4（CAP4）を発見します。CAP4の構造は、リガンド誘発オリゴマー化を介して活性化された無差別DNAエンドヌクレアーゼドメインを明らかにしています。オリゴヌクレオチド認識は、タイプIII CRISPR免疫から採用された2つのCRISPR関連のロスマンフォールド（CARF）サブユニットの予期しない融合である、追加された保存されたドメインを介して発生します。ロックとキーのように、保存されたエフェクターは、2'-5'-5'-5'-5'に関連する細菌環状オリゴヌクレオチドシグナルを絶妙に区別し、少なくとも180の潜在的なヌクレオチドセカンドメッセンジャー種の特定の認識を可能にします。我々の結果は、CBASSおよびCRISPR免疫防御の主要なヌクレオチドセカンドメッセンジャー受容体として保存されたCARFファミリータンパク質を明らかにし、哺乳類のCGAS刺すシグナル伝達を超えた連鎖特異性の重要性を拡大します。

cGAS/DncV-like nucleotidyltransferase (CD-NTase) enzymes are immune sensors that synthesize nucleotide second messengers and initiate antiviral responses in bacterial and animal cells. Here, we discover Enterobacter cloacae CD-NTase-associated protein 4 (Cap4) as a founding member of a diverse family of >2,000 bacterial receptors that respond to CD-NTase signals. Structures of Cap4 reveal a promiscuous DNA endonuclease domain activated through ligand-induced oligomerization. Oligonucleotide recognition occurs through an appended SAVED domain that is an unexpected fusion of two CRISPR-associated Rossman fold (CARF) subunits co-opted from type III CRISPR immunity. Like a lock and key, SAVED effectors exquisitely discriminate 2'-5'- and 3'-5'-linked bacterial cyclic oligonucleotide signals and enable specific recognition of at least 180 potential nucleotide second messenger species. Our results reveal SAVED CARF family proteins as major nucleotide second messenger receptors in CBASS and CRISPR immune defense and extend the importance of linkage specificity beyond mammalian cGAS-STING signaling.