2025年2月21日，北京時(shí)間國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)韓文元教授團(tuán)隊(duì)題為“Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria（堿基修飾核苷酸介導(dǎo)細(xì)菌免疫信號(hào)通路）”的研究結(jié)果。該結(jié)果揭示了一種細(xì)菌抗噬菌體（病毒）免疫信號(hào)通路，稱為“孔明系統(tǒng)”（Kongming），該機(jī)制通過“借用”噬菌體自身成分來激活免疫反應(yīng)，為了解微生物之間的生存博弈開辟了新的視角。
在微觀世界里，攻防戰(zhàn)每天都在細(xì)菌和病毒之間進(jìn)行。核苷酸分子長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是關(guān)鍵的“信號(hào)兵”，生物體內(nèi)的信號(hào)傳輸就像一個(gè)精確的通信網(wǎng)絡(luò)。環(huán)狀核苷酸自1950年代以來就被發(fā)現(xiàn)(如camp)、cGMP）科學(xué)家們已經(jīng)分析了它在代謝調(diào)節(jié)和免疫反應(yīng)方面的核心作用，并多次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。與環(huán)狀核苷酸的免疫作用不同，非典型核苷酸在過去被普遍認(rèn)為不起任何生理作用。然而，通過基因分析，研究團(tuán)隊(duì)鎖定了KomA(孔明A)、KomB（孔明B）、KomC由三種蛋白質(zhì)組成的防御系統(tǒng)(孔明C)。當(dāng)噬菌體入侵時(shí)，它攜帶的脫氧核苷酸激酶（DNK）意外成為激活細(xì)菌免疫的“開關(guān)”：KomA與DNK合作，核苷酸（dAMP）轉(zhuǎn)換為特殊信號(hào)分子DITP。這種分子可以觸發(fā)NAD，KOMC蛋白分解細(xì)胞中的關(guān)鍵物質(zhì)?，由于能源枯竭，噬菌體無法復(fù)制。令人驚訝的是，該系統(tǒng)巧妙地利用入侵者攜帶的酶來完成防御，就像諸葛亮在三國(guó)時(shí)期的“草船借箭”一樣，因此被命名為“孔明系統(tǒng)”。這種堿基修飾核苷酸的信號(hào)傳導(dǎo)模式突破了環(huán)狀核苷酸作為信號(hào)分子的經(jīng)典理論體系，首次證實(shí)非典型核苷酸也具有免疫調(diào)節(jié)功能。
△孔明信號(hào)通道免疫機(jī)制(左側(cè))和噬菌體免疫逃逸機(jī)制(右側(cè))
研究表明，“孔明系統(tǒng)”廣泛存在于各種細(xì)菌中，其模塊化結(jié)構(gòu)（核心KOMB-KOMC與可變KOMA）表明自然界中可能有更未知的核苷酸信號(hào)系統(tǒng)。該發(fā)現(xiàn)不僅為細(xì)菌免疫研究提供了新的方向，而且具有醫(yī)學(xué)應(yīng)用潛力：便攜式核苷酸檢測(cè)工具可以幫助診斷和監(jiān)測(cè)遺傳代謝疾病（如ADA缺乏癥），突破現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)依賴大型儀器的局限性。
△本研究(藍(lán)框)與經(jīng)典免疫信號(hào)通路的比較
編輯：金杜
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