今天分享一篇发表在Nature上的文章：A viral ADP-ribosyltransferase attaches RNA chains to host proteins，通讯作者是德国马克斯普朗克研究所的Katharina Höfer教授和海德堡大学的Andres Jäschke教授，前者课题组主要研究表观转录组学，后者课题组主要研究RNA修饰、RNA成像及光开关分子。这篇文章他们发现噬菌体感染细菌时可利用病毒的ADP-核糖基化转移酶来将RNA分子修饰到细菌的蛋白上，从而对细菌的翻译过程进行调控。
ADP-核糖基转移酶能够以NAD为底物将其中的单个或多个ADP-核糖部分转移到蛋白上，形成ADP-核糖基化修饰。ADP-核糖基转移酶已被报道在细菌中参与宿主防御和药物耐受等过程，在哺乳动物细胞中则可参与DNA损伤修复及免疫应答，而病毒的ADP-核糖基转移酶则被报道能够参与调控宿主的基因表达系统。细菌内已被报道存在5’-NAD帽修饰的RNA，由于ADP-核糖基转移酶对底物蛋白进行修饰的机制是通过NAD结构中烟酰胺部分的离去从而使得蛋白上的亲核基团得以进攻，该过程并没有腺苷部分的参与，因此作者推测结构类似的5’-NAD修饰的RNA也可能成为ADP-核糖基转移酶的底物。
为了验证他们的猜想，作者纯化了三个T4噬菌体的ADP-核糖基转移酶Alt，ModA和ModB，并将其与人工合成的5’-NAD-RNA以及它们已知的ADP-核糖基化的底物蛋白孵育，结果发现只有ModB能够快速的将RNA转移到其底物蛋白rS1上，经过点突变及质谱验证，该RNA化修饰发生在rS1蛋白的139位或142位的精氨酸上。为了证明该修饰存在于内源的rS1上，并同时避免rS1上ADP-核糖基化修饰的干扰，作者使用能够识别ADP-核糖基化片段的泛抗体进行实验。由于rS1上的RNA化修饰只有在被核酸酶切割后才能被该抗体识别，作者观察到亲和纯化出的rS1在经过核酸酶处理后抗体信号有明显上升，因此证明了内源RNA化修饰的存在，并估计出rS1上的RNA化修饰水平略低于ADP-核糖基化修饰。
为了鉴定被修饰到rS1蛋白上的RNA的序列，作者用His-tag纯化出细菌内的rS1并进行测序，他们发现其中包括多种此前被报道具有5’-NAD修饰的RNA，并且也鉴定到了一些噬菌体来源的RNA。rS1蛋白上包含有六个寡聚核苷酸结合折叠结构域，作者推测这一结构域是rS1能够被RNA化修饰的关键，他们使用同样包含该结构域的RNase E蛋白在体外实验中也观察到了RNA化修饰的存在。随后作者在大肠杆菌核糖体上鉴定到了另一个被RNA化修饰的蛋白rL2，进一步说明了RNA化修饰可能影响宿主的翻译过程。最后为了探究RNA化修饰的功能，作者构建了ModB活性位点突变体病毒，并发现突变体病毒对宿主的裂解速度，及在宿主内裂解后的释放量等均有显著的下降，说明RNA化修饰对病毒的感染过程起重要作用。总之，这篇文章发现噬菌体在感染细菌时可对宿主的核糖体蛋白进行RNA化修饰，该修饰通过ADP-核糖基转移酶介导，以5’NAD修饰的RNA为底物，该修饰很可能调控了宿主的蛋白翻译过程。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06429-2文章引用：DOI: 10.1038/s41586-023-06429-2
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