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華中農業大學團隊發現細菌免疫新機制
2025-02-21 16:51
央視新聞
作者:

  北京時間2025年2月21日,國際學(xue)術期刊(kan)《科學(xue)》雜志發表了華中農業大學(xue)韓文(wen)元教授團隊題為“Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria(堿基修飾核(he)苷(gan)(gan)酸(suan)介導細(xi)菌(jun)免(mian)疫(yi)信(xin)號通(tong)路(lu))”的(de)(de)研究(jiu)成果(guo)。該成果(guo)揭示(shi)了一(yi)種以堿基修飾核(he)苷(gan)(gan)酸(suan)為第二信(xin)使的(de)(de)細(xi)菌(jun)抗噬菌(jun)體(病(bing)毒)免(mian)疫(yi)信(xin)號通(tong)路(lu),稱之為“孔明(ming)系統”(Kongming),該機制通(tong)過“借用”噬菌(jun)體自身(shen)成分激活免(mian)疫(yi)反應,為理解微生物間的(de)(de)生存博弈開辟了新視角(jiao)。

  在(zai)(zai)(zai)微觀世界(jie)里,細(xi)菌與病毒(du)之(zhi)間每天都在(zai)(zai)(zai)上(shang)演著攻(gong)防大戰(zhan)。生(sheng)物體(ti)內(nei)的(de)(de)(de)信號(hao)(hao)傳遞(di)如同精(jing)密的(de)(de)(de)通信網(wang)絡,而(er)核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)分(fen)子長期(qi)被認為(wei)是關(guan)(guan)(guan)(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)“信號(hao)(hao)兵”。自1950年代(dai)發(fa)現環狀(zhuang)核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)(如cAMP、cGMP)以來,科學家已解(jie)析了其(qi)在(zai)(zai)(zai)代(dai)謝調(diao)節、免(mian)疫應答(da)中的(de)(de)(de)核(he)(he)(he)心(xin)作用(yong),相關(guan)(guan)(guan)(guan)研究多次獲得諾貝爾獎。不同于環狀(zhuang)核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)免(mian)疫作用(yong),非(fei)典(dian)(dian)型核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)在(zai)(zai)(zai)過(guo)(guo)去(qu)普通被認為(wei)不發(fa)揮任何生(sheng)理作用(yong)。然而(er),研究團隊通過(guo)(guo)基因分(fen)析,鎖定了一(yi)個由KomA(孔(kong)明(ming)A)、KomB(孔(kong)明(ming)B)、KomC(孔(kong)明(ming)C)三個蛋白組成的(de)(de)(de)防御系統。當噬菌體(ti)入(ru)(ru)侵(qin)時(shi),其(qi)攜帶的(de)(de)(de)脫(tuo)氧(yang)核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)激酶(DNK)意外成為(wei)激活(huo)細(xi)菌免(mian)疫的(de)(de)(de)“開關(guan)(guan)(guan)(guan)”:KomA與DNK協作,將核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)(dAMP)轉化為(wei)特殊(shu)信號(hao)(hao)分(fen)子dITP。這(zhe)種(zhong)分(fen)子能觸發(fa)KomC蛋白分(fen)解(jie)細(xi)胞內(nei)的(de)(de)(de)關(guan)(guan)(guan)(guan)鍵(jian)物質NAD?,導致噬菌體(ti)因“能源枯竭”無法(fa)復制。令人稱(cheng)奇(qi)的(de)(de)(de)是,該(gai)系統巧妙利用(yong)入(ru)(ru)侵(qin)者攜帶的(de)(de)(de)酶完成防御,正如三國(guo)時(shi)期(qi)諸葛(ge)亮(liang)“草船借箭”的(de)(de)(de)智謀,因此被命名為(wei)“孔(kong)明(ming)系統”。這(zhe)種(zhong)堿基修飾核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)信號(hao)(hao)傳導模(mo)式突破了環狀(zhuang)核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)作為(wei)信號(hao)(hao)分(fen)子的(de)(de)(de)經(jing)典(dian)(dian)理論(lun)體(ti)系,首次證實非(fei)典(dian)(dian)型核(he)(he)(he)苷(gan)(gan)酸(suan)(suan)同樣(yang)具有免(mian)疫調(diao)控(kong)功能。


△孔(kong)明信號通(tong)路的(de)免(mian)疫機制(左側(ce))和噬菌(jun)體的(de)免(mian)疫逃逸機制(右側(ce))

  研究顯示,“孔明系(xi)統”廣(guang)泛(fan)存在(zai)于各類細(xi)菌(jun)中,其模塊化結構(gou)(核心KomB-KomC搭配可變KomA)提示自然界可能存在(zai)更多未知的(de)(de)核苷酸信號系(xi)統。該(gai)發(fa)現不(bu)僅為細(xi)菌(jun)免疫研究提供新(xin)方向,其特異性(xing)(xing)識(shi)別dITP的(de)(de)特性(xing)(xing)更具(ju)備醫學(xue)應用(yong)潛力(li)(li):未來或可開發(fa)便攜式核苷酸檢測(ce)工具(ju),助力(li)(li)遺傳代謝(xie)病(如ADA缺乏癥(zheng))診斷及抗癌(ai)藥物(wu)療效監測(ce),突破現有檢測(ce)技術依賴大(da)型儀(yi)器的(de)(de)局限。


△本(ben)研究(jiu)(藍框)與經典免(mian)疫(yi)信號通路的比較

  (總臺記者 鄢艷 高重)

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