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北京时间21日凌晨,国际学术期刊《科学》(Science)发表了华中农业大学韩文元教授团队的最新科研成果。该研究首次揭示了一种名为“孔明系统”的细菌免疫防御机制,该机制通过“草船借箭”噬菌体自身成分激活免疫反应。
细菌与病毒之间每天都在上演着攻防大战。生物体内的信号传递如同精密的通信网络,而核苷酸分子是关键的“信号兵”。自1950年代发现环状核苷酸以来,科学家已解析了其在代谢调节、免疫应答中的核心作用。然而,非典型核苷酸在过去普通被认为不发挥任何生理作用。
韩文元研究团队通过基因分析,锁定了一个由KomA(孔明A)、KomB(孔明B)、KomC(孔明C)三个蛋白组成的防御系统。当噬菌体入侵时,其携带的脱氧核苷酸激酶(DNK)意外成为激活细菌免疫的“开关”:KomA与DNK协作,将核苷酸(dAMP)转化为特殊信号分子dITP。这种分子能触发KomC蛋白分解细胞内的关键物质NAD⁺,导致噬菌体因“能源枯竭”无法复制。令人称奇的是,该系统巧妙利用入侵者携带的酶完成防御,正如三国时期诸葛亮“草船借箭”的智谋,因此被命名为“孔明系统”。
研究显示,“孔明系统”广泛存在于各类细菌中,其模块化结构提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信号系统。“孔明系统”的发现首次揭示了非典型核苷酸作为细菌免疫信号分子发挥功能。
未来,或可藉助该研究成果开发便携式核苷酸检测工具,助力遗传代谢病诊断及抗癌药物疗效监测,突破现有检测技术依赖大型仪器的局限。
华中农业大学位于武汉,是中国高等农业教育起点之一。