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噬菌体通过特异性感染宿主细菌来进行生长和繁殖。在这种频繁攻击中，细菌不断进化出一系列复杂且精妙的防御策略。近年来，随着细菌防御岛的逐步揭示，许多新型细菌防御系统被发掘出来。其中，dsr2基因家族是在枯草芽孢杆菌29R菌株的防御岛中被鉴定出来的，它编码的DSR2蛋白N端含有沉默信息调节因子2（SIR2）结构域。有些SIR2家族蛋白可以通过消耗细菌体内的NAD+来引发生长停滞，从而抵御噬菌体感染。枯草芽孢杆菌通过利用DSR2蛋白识别噬菌体SPR尾管蛋白（TTP），激活DSR2蛋白的NADase活性，以此保护细菌免受噬菌体的侵袭。对此，噬菌体SPbeta/phi3T则编码抗DSR2蛋白（DSAD1），通过结合DSR2并抑制其NADase活性来逃避这种防御机制。虽然DSR2在抗噬菌体防御中的作用已经得到了证实，但其活性调控的分子机制仍不清晰。
2024年7月31日，福建师范大学吴允昆教授团队联合厦门大学的郑清炳高级工程师等人在《科学进展》（Science Advances）上发表了一篇题为《结构洞察细菌DSR2抗噬菌体防御系统中NADase活性激活机制的研究》的论文。该研究通过单颗粒冷冻电镜技术，分别解析了apo DSR2、DSR2-TTP复合物和DSR2-DSAD1复合物的结构，并基于此结构分析了DSR2 NADase活性的调控机制。
冷冻电镜结构表示，DSR2以四聚体形式组装起来，两个二聚体（DSR2AB和DSR2CD）通过SIR2结构域“头碰头”的方式形成四聚体。在DSR2四聚体中，单个DSR2可以呈现开放（DSR2open）和关闭（DSR2closed）两种不同构象。每个DSR2单体包含SIR2（残基1-297）、MID（残基298-627）和CTD（残基628-1005）三个结构域。
生化实验表明，单体TTP蛋白而非聚集状态的TTP，更稳定地与DSR2结合形成复合物。DSR2-TTP复合物的冷冻电镜结构显示DSR2closed形成的结合口袋更适合TTP，且TTP仅与DSR2closed结合。结构分析结合突变及酶活实验表明，单体TTP通过诱导DSR2的SIR2结构域四聚体构象变化来激活其NADase活性。MID在将构象变化从CTD传递到SIR2结构域中起着关键作用，对DSR2的NADase活性激活至关重要。相互作用实验分析显示，TTP与DSR2closed产生紧密互作的同时，TTP残基K40可与相邻DSR2open残基E633产生氢键和盐桥，拉动DSR2open的α30-31环向TTP方向移动约8 Å，可能引发其向DSR2closed状态的转变。
DSR2-DSAD1复合体结构显示，DSAD1特异性识别并结合DSR2open。由于空间限制造成的影响，DSAD1无法结合DSR2closed。DSAD1不仅与DSR2open相互作用，还与相邻的DSR2closed的CTD和MID结构域形成氢键。酶活实验表明，DSAD1的存在竞争性地抑制了TTP对DSR2的激活。结构叠合分析揭示，TTP蛋白和DSAD1蛋白不能占据同一结合口袋。通过微量热泳动实验测定并比较了DSAD1和单体TTP与DSR2蛋白的亲和力，结果表明DSAD1对DSR2的亲和力更强。
综合结构分析和生化实验结果，研究提出了DSAD1抑制DSR2系统激活的模型，即DSAD1不仅结合DSR2open，直接占据结合口袋，将DSR2open锁定在非活性状态；同时，稳定相邻DSR2closed单体的MID，以阻止TTP诱导的SIR2四聚组装构象的变化，别构抑制TTP对DSR2 NADase活性的激活。
该研究通过多结构与功能比较分析，详细解析了DSR2的组装、TTP介导DSR2激活及DSAD1介导DSR2抑制的分子机制，并提出了DSR2 NADase活性调控的模型，为进一步理解细菌免疫中SIR2依赖NAD+耗竭机制奠定了基础。
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