Повсеместное фосфорилирование киназой фага T7 обезоруживает бактериальные системы защиты

Бактерии и бактериофаги постоянно участвуют в эволюционной гонке, создавая соответственно системы защиты и противодействия защите. Известные на сегодняшний день системы противодействия защите, кодируемые фагами, специфичны к активности конкретной бактериальной системы защиты. В этой работе выявлен механизм, с помощью которого бактериофаг T7 широко подавляет бактериальную защиту посредством фосфорилирования белков. Описанная ранее как фактор, изменяющий функции нескольких белков хозяина, его киназа T7K на самом деле представляет собой киназу двойной специфичности с исключительно широкой субстратной специфичностью, фосфорилирующую при инфекции почти все белки хозяина и фага. Масштабы фосфорилирования значительно превышают число известных сайтов фосфорилирования у Escherichia coli; киназа не распознаёт специфического последовательностного мотива, а плотность фосфорилирования во всём протеоме оказывается выше, чем в клетках млекопитающих, содержащих около 500 киназ. Анализ стехиометрии сайтов фосфорилирования выявил выраженное предпочтение T7K к субстратам, связывающим нуклеиновые кислоты; это предпочтение обеспечивается её С-концевым ДНК-связывающим доменом. Такое высокостехиометричное фосфорилирование позволяет инактивировать бактериальные системы защиты, нацеленные на ДНК или содержащие ДНК. Мы раскрыли механизм ослабления T7K системы Retron-Eco9, содержащей ДНК, за счёт специфических событий фосфорилирования: одиночные фосфомиметические мутации в ключевых сайтах токсина полностью устраняли защиту. Кроме того, при скрининге большой коллекции штаммов E. coli получены свидетельства широкого противодействия T7K бактериальной защите в природе, поскольку в штаммах, чьи системы защиты она подавляла, обнаружены разнообразные бактериальные системы защиты. Гомологи T7K обнаруживаются почти исключительно у фагов; вероятно, исключительно широкая субстратная специфичность этой киназы обусловлена дивергентным DFG-подобным мотивом в каталитическом центре.