看細(xì)菌如何“草船借箭” 研究揭示細(xì)菌“孔明系統(tǒng)”免疫防御機(jī)制

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光明日?qǐng)?bào)武漢2月21日電（記者王建宏、張銳 通訊員劉欣然）華中農(nóng)業(yè)大學(xué)韓文元教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種以堿基修飾核苷酸為第二信使的細(xì)菌抗噬菌體系統(tǒng)，并將其命名為“孔明系統(tǒng)”，為理解微生物間的生存博弈開(kāi)辟了新視角。該成果近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。

基于核苷酸的第二信使在所有細(xì)胞生命中發(fā)揮著關(guān)鍵信號(hào)傳遞作用，包括對(duì)多種細(xì)胞內(nèi)外刺激的響應(yīng)、基本代謝適應(yīng)的調(diào)節(jié)以及病原體的免疫應(yīng)答等。

過(guò)去70余年的研究已建立了基于環(huán)（寡聚）核苷酸分子的經(jīng)典信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)。近年研究更系統(tǒng)揭示了環(huán)（寡聚）核苷酸在原核抗噬菌體防御中的信號(hào)傳遞功能，構(gòu)建起“原核－真核共同起源”的第二信使理論體系。而此次研究發(fā)現(xiàn)的“孔明系統(tǒng)”，通過(guò)獨(dú)特的堿基修飾合成非典型核苷酸作為第二信使，突破了這一經(jīng)典理論體系。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)生信分析，鎖定了一個(gè)由三個(gè)蛋白組成的防御系統(tǒng)。當(dāng)噬菌體入侵時(shí)，其攜帶的脫氧核苷酸激酶意外成為激活細(xì)菌免疫的“開(kāi)關(guān)”，繼而產(chǎn)生特殊的信號(hào)分子觸發(fā)其中一種蛋白分解細(xì)胞內(nèi)的生存必需物質(zhì)，導(dǎo)致噬菌體因“能源枯竭”無(wú)法復(fù)制。令人稱奇的是，該系統(tǒng)巧妙利用入侵者攜帶的酶完成防御，正如三國(guó)時(shí)期諸葛亮“草船借箭”的智謀，因此被命名為“孔明系統(tǒng)”。

研究顯示，“孔明系統(tǒng)”廣泛存在于各類(lèi)細(xì)菌中，其模塊化結(jié)構(gòu)提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信號(hào)系統(tǒng)。該發(fā)現(xiàn)不僅為細(xì)菌免疫研究提供新方向，其特異性識(shí)別特性更具備醫(yī)學(xué)應(yīng)用潛力：未來(lái)或可開(kāi)發(fā)便攜式核苷酸檢測(cè)工具，助力遺傳代謝病診斷及抗癌藥物療效監(jiān)測(cè)，突破現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)依賴大型儀器的局限。

該研究首次揭示了非典型核苷酸作為細(xì)菌免疫信號(hào)分子發(fā)揮功能，突破了免疫信號(hào)通路的經(jīng)典體系，不僅開(kāi)創(chuàng)了非典型核苷酸信號(hào)傳導(dǎo)這一全新研究領(lǐng)域，更為后續(xù)跨物種研究非典型核苷酸的生理功能提供了創(chuàng)新性的研究范式。

《光明日?qǐng)?bào)》（2025年02月23日 04版）