2025年2月21日，北京時間國際學術期刊《科學》雜志發表了華中農業大學韓文元教授團隊題為“Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria（堿基修飾核苷酸介導細菌免疫信號通路）”的研究結果。該結果揭示了一種細菌抗噬菌體（病毒）免疫信號通路，稱為“孔明系統”（Kongming），該機制通過“借用”噬菌體自身成分來激活免疫反應，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，攻防戰每天都在細菌和病毒之間進行。核苷酸分子長期以來被認為是關鍵的“信號兵”，生物體內的信號傳輸就像一個精確的通信網絡。環狀核苷酸自1950年代以來就被發現(如camp)、cGMP）科學家們已經分析了它在代謝調節和免疫反應方面的核心作用，并多次獲得諾貝爾獎。與環狀核苷酸的免疫作用不同，非典型核苷酸在過去被普遍認為不起任何生理作用。然而，通過基因分析，研究團隊鎖定了KomA(孔明A)、KomB（孔明B）、KomC由三種蛋白質組成的防御系統(孔明C)。當噬菌體入侵時，它攜帶的脫氧核苷酸激酶（DNK）意外成為激活細菌免疫的“開關”：KomA與DNK合作，核苷酸（dAMP）轉換為特殊信號分子DITP。這種分子可以觸發NAD，KOMC蛋白分解細胞中的關鍵物質?，由于能源枯竭，噬菌體無法復制。令人驚訝的是，該系統巧妙地利用入侵者攜帶的酶來完成防御，就像諸葛亮在三國時期的“草船借箭”一樣，因此被命名為“孔明系統”。這種堿基修飾核苷酸的信號傳導模式突破了環狀核苷酸作為信號分子的經典理論體系，首次證實非典型核苷酸也具有免疫調節功能。
△孔明信號通道免疫機制(左側)和噬菌體免疫逃逸機制(右側)
研究表明，“孔明系統”廣泛存在于各種細菌中，其模塊化結構（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系統。該發現不僅為細菌免疫研究提供了新的方向，而且具有醫學應用潛力：便攜式核苷酸檢測工具可以幫助診斷和監測遺傳代謝疾病（如ADA缺乏癥），突破現有檢測技術依賴大型儀器的局限性。
△本研究(藍框)與經典免疫信號通路的比較
編輯：金杜
湘公網安備43010502001700號