看細菌如何“草船借箭”

本報記者 王建宏 張銳 本報通訊員 劉欣然

華中農業大學韓文元教授團隊發現了一種以鹼基修飾核苷酸爲第二信使的細菌抗噬菌體系統，並將其命名爲“孔明系統”，爲理解微生物間的生存博弈開闢了新視角。該成果近日在國際學術期刊《科學》上發表。

基於核苷酸的第二信使在所有細胞生命中發揮着關鍵信號傳遞作用，包括對多種細胞內外刺激的響應、基本代謝適應的調節以及病原體的免疫應答等。

過去70餘年的研究已建立了基於環(寡聚)核苷酸分子的經典信號傳遞網絡。近年研究更系統揭示了環(寡聚)核苷酸在原核抗噬菌體防禦中的信號傳遞功能，構建起“原核-真核共同起源”的第二信使理論體系。而此次研究發現的“孔明系統”，通過獨特的鹼基修飾合成非典型核苷酸作爲第二信使，突破了這一經典理論體系。

研究團隊通過生信分析，鎖定了一個由三個蛋白組成的防禦系統。當噬菌體入侵時，其攜帶的脫氧核苷酸激酶意外成爲激活細菌免疫的“開關”，繼而產生特殊的信號分子觸發其中一種蛋白分解細胞內的生存必需物質，導致噬菌體因“能源枯竭”無法複製。令人稱奇的是，該系統巧妙利用入侵者攜帶的酶完成防禦，正如三國時期諸葛亮“草船借箭”的智謀，因此被命名爲“孔明系統”。

研究顯示，“孔明系統”廣泛存在於各類細菌中，其模塊化結構提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信號系統。該發現不僅爲細菌免疫研究提供新方向，其特異性識別特性更具備醫學應用潛力：未來或可開發便攜式核苷酸檢測工具，助力遺傳代謝病診斷及抗癌藥物療效監測，突破現有檢測技術依賴大型儀器的侷限。

該研究首次揭示了非典型核苷酸作爲細菌免疫信號分子發揮功能，突破了免疫信號通路的經典體系，不僅開創了非典型核苷酸信號傳導這一全新研究領域，更爲後續跨物種研究非典型核苷酸的生理功能提供了創新性的研究範式。