Immunität ist fundamental für das Leben. Jedes zelluläre Lebewesen hat das Problem, dass andere seinen Stoffwechsel und seine Energie für ihr eigenes Überleben ausnutzen können. Während wir anfällig für die Infektion von Bakterien und Viren sind, müssen Prokaryoten vor allem Phagen, d.h. Viren die Bakterien befallen, bekämpfen.
Seit der Entdeckung von CRISPR-Cas9 ist das Interesse an prokaryotischen Immunmechanismen stark angestiegen. Es war bereits bekannt, dass Pflanzen, Tiere und Pilze sogenannte NOD-like Rezeptoren nutzen um PAMPs (pathogen-associated molecular patterns) zu erkennen, also für Eindringlinge typische molekulare Marker. Unklar war noch, ob Prokaryoten ebenfalls diese Strategie verwenden. Gao et al. haben in einer Science Publikation von 2022 gezeigt, wie intrazelluläre Avs Proteine in Bakterien und Archaeaen konservierte Phagen PAMPs detektieren und so virale Prozesse unterbinden können.
Avs4 zum Beispiel detektiert die Portal-Proteine, welche Phagen zum Verpacken ihrer DNA in Hüllenproteine benötigen. Der Effekt der Bindung kann der Tod des Prokaryoten sein, was Sinn ergibt, da Prokaryoten meist in Kolonien leben, die genetisch sehr ähnlich sind, oder sie hat die Aktivierung einer N-terminalen DNS-Endonuklease zur Folge, welche die Phagen- und Wirts-DNS zerschneidet und dadurch den Infektionszyklus unterbricht.
Ein Protein zu besitzen, das an einen bestimmten Teil des Phagen bindet, scheint eine riskante Strategie für die Mikrobe zu sein, da schon wenige Mutationen die Aminosäurensequenz des Zielproteins unkenntlich machen könnten. Dennoch geht die Strategie auf: Avs Proteine sind flexibel genug sind, um konservierte Proteinfaltungen zu erkennen, wenngleich die Aminosäurensequenz sich stark unterscheiden kann. Ihre grandiosen Bindungseigenschaften ermöglichen die Erkennung von Zielproteinen mit teilweise weniger als 5 % Identität in ihrer Aminosäurensequenz. Sie detektieren sogar die Portal-Proteine des nur entfernt verwandten menschlichen Herpesvirus, wenn auch die Bindung hier schwächer ist als bei Phagen.