DPANN共培養システムの凍結破壊によって明らかにされた細胞間相互作用

DPannは、小型、ゲノムの縮小、限られた代謝経路、および共生存在を特徴とする非常に多様な古細菌のグループです。既知のdpann種は、増殖のために宿主に依存するectosymbiontsを主に義務付けています。宿主認識、宿主DPANN間の通信、およびdPannの添付ファイルに応じた宿主適応の構造的および分子的な詳細は不明のままです。ここでは、電子クライオトモグラフィ（CRYO-ET）を使用して、Microcaldus variisymbioticus arm-1が、細胞間タンパク質ナノチューブを介してその宿主であるMetallosphaera javensis AS-7と相互作用できることを示します。Cryo-ETとサブトモグラムの平均を組み合わせて、ホストとDPANN S層のin situアーキテクチャと、プライミングされた拡張状態と拡張状態のナノチューブの構造を示します。さらに、比較プロテオミクスとゲノム分析により、DPANNの付着に応じて宿主プロテオームの変化が特定されました。これらの結果は、ホスト-DPannコミュニケーションの構造的基盤に関する洞察を提供し、ホスト外膜関係の理解を深めます。

DPANN is a widespread and diverse group of archaea characterized by their small size, reduced genome, limited metabolic pathways, and symbiotic existence. Known DPANN species are predominantly obligate ectosymbionts that depend on their host for proliferation. The structural and molecular details of host recognition, host-DPANN intercellular communication, and host adaptation in response to DPANN attachment remain unknown. Here, we use electron cryotomography (cryo-ET) to show that the Microcaldus variisymbioticus ARM-1 may interact with its host, Metallosphaera javensis AS-7 through intercellular proteinaceous nanotubes. Combining cryo-ET and sub-tomogram averaging, we show the in situ architectures of host and DPANN S-layers and the structures of the nanotubes in their primed and extended states. In addition, comparative proteomics and genomic analyses identified host proteomic changes in response to DPANN attachment. These results provide insights into the structural basis of host-DPANN communication and deepen our understanding of the host ectosymbiotic relationships.