全球首次！华中农大团队揭示细菌免疫防御新机制：“孔明草船借箭”

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极目新闻记者邹浩

通讯员匡敏晏华华

北京时间2月21日凌晨，国际权威学术期刊Science（《科学》）杂志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，为理解微生物间的生存博弈开辟了全新视角。

未来，或可借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（如ADA缺乏症）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。

“如果把细胞比作一个国家，那么细胞内的各组分之间存在着精密的通信网络。1950年代以来，科学家们陆续发现了多种细胞内的通信方式。我们这次发现的‘孔明系统’，无论在从类别、合成方式上，与之前发现的都有很大不同。”韩文元教授表示，“孔明系统”通过修饰DNA基本组成单位（核苷酸），创造出全新信号分子，构建起独特的免疫防线。

孔明信号通路的免疫机制（左侧）和噬菌体的免疫逃逸机制（右侧）.jpg

孔明信号通路的免疫机制（左侧）和噬菌体的免疫逃逸机制（右侧）

之所以被称为“孔明系统”，缘自其独特的“草船借箭”防御方式——发挥威力需要借助敌人的“箭”。

韩文元教授介绍，“孔明系统”的信号分子产生，需要噬菌体（侵袭细菌的病毒）入侵，由此开启一个由KomA、KomB、KomC三个蛋白组成的防御系统引发的“阻击战”。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。当然，噬菌体也并不会坐以待毙，这种“矛与盾”的较量揭示了微生物世界生存竞争的全新维度——核苷酸代谢战。

作者团队（晏华华摄）.jpg

韩文元教授（右二）团队进行实验

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，突破了免疫信号通路的经典体系，不仅开创了非典型核苷酸信号传导这一全新研究领域，更为后续跨物种研究非典型核苷酸的生理功能提供了创新性的研究范式。

对于未来的应用前景，韩文元教授表示，人体核苷酸水平的变化，以往可能需要大型仪器检测，未来可能只需要一个试剂盒就能代替。此外，该项研究也为全球同行提供了一定启发：人类类似分子有无类似功能？

据介绍，该项研究始于2023年5月，韩文元团队博士曾志锋、硕士研究生胡泽予、饶继凯和哥本哈根大学博士生赵瑞亮（硕士毕业于韩文元团队）为本论文共同第一作者。刘艳楸、刘顺航、冯浩、陈玉、陈诺和哥本哈根大学博士生Mario Rodríguez Mestre参与部分研究工作。农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室韩文元教授和哥本哈根大学助理教授Rafael Pinilla-Redondo为该论文共同通讯作者。华中农业大学彭东海教授、郑金水教授、何欢博士、山东大学佘群新教授和新加坡国立大学骆敏教授参与合作研究。

（学校供图）

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