Cyclic oligonucleotide-based signaling system (CBASS) is an antiviral system that protects bacteria from phage infection and is evolutionarily related to human cGAS-STING immunity. cGAS-STING signaling is initiated by the recognition of viral DNA, but the molecular cues activating CBASS are incompletely understood. Using a screen of 975 type I CBASS operon-phage challenges, we show that operons with distinct cGAS/DncV-like nucleotidyltransferases (CD-NTases) and CD-NTase-associated protein (Cap) effectors exhibit marked patterns of phage restriction. We find that some type I CD-NTase enzymes require a C-terminal AGS-C immunoglobulin (Ig)-like fold domain for defense against select phages. Escaper phages evade CBASS via protein-coding mutations in virion assembly proteins, and acquired resistance is largely operon specific. We demonstrate that the phage Bas13 prohead protease interacts with the CD-NTase EcCdnD12 and can induce CBASS-dependent growth arrest in cells. Our results define phage virion assembly as a determinant of type I CBASS immune evasion and support viral protein recognition as a putative mechanism of cGAS-like enzyme activation.

CBASS is an anti-phage defense system that protects bacteria from phage infection and is evolutionarily related to human cGAS-STING immunity. cGAS-STING signaling is initiated by viral DNA but the stage of phage replication which activates bacterial CBASS remains unclear. Here we define the specificity of Type I CBASS immunity using a comprehensive analysis of 975 operon-phage pairings and show that Type I CBASS operons composed of distinct CD-NTases, and Cap effectors exhibit striking patterns of defense against dsDNA phages across five diverse viral families. We demonstrate that escaper phages evade CBASS immunity by acquiring mutations in structural genes encoding the prohead protease, capsid, and tail fiber proteins. Acquired CBASS resistance is highly operon-specific and typically does not affect overall fitness. However, we observe that some resistance mutations drastically alter phage infection kinetics. Our results define late-stage virus assembly as a critical determinant of CBASS immune activation and evasion by phages.

Abstract Epithelial squamous cell carcinomas (SCC) most commonly originate in the skin, where they display disruptions in the normally tightly regulated homeostatic balance between keratinocyte proliferation and terminal differentiation. We performed a transcriptome-wide screen for genes of unknown function that possess inverse expression patterns in differentiating keratinocytes compared to cutaneous SCC (cSCC) and identified MAB21L4 ( C2ORF54 ) as an enforcer of terminal differentiation that suppresses carcinogenesis. Loss of MAB21L4 in human cSCC organoids enabled malignant transformation through increased expression of the receptor tyrosine kinase rearranged during transfection (RET). In addition to transcriptional upregulation of RET, MAB21L4 deletion preempted recruitment of the CacyBP-Siah1 E3 ligase complex to RET and reduced its ubiquitylation. Both genetic disruption of RET or selective RET inhibition with BLU-667 (pralsetinib) suppressed tumorigenesis in SCC organoids and in vivo tumors while inducing concomitant differentiation. Our results suggest that targeting RET activation is a potential therapeutic strategy for treating SCC. Statement of Significance Few targeted therapies are available to individuals with cSCC who seek or require non-surgical management. Our study demonstrates that downregulation of RET is required for epithelial differentiation and opposes carcinogenesis in cSCC as well as SCC arising from other epithelial tissues.