华中农业大学韩文元教授团队发现细菌新型免疫机制：基于碱基修饰的免疫信号通

2025年2月21日，华中农业大学韩文元教授团队的研究成果在国际顶级学术期刊《科学》杂志上发表，揭示了细菌如何通过碱基修饰核苷酸在抗噬菌体的免疫反应中发挥作用。该研究描述了一个名为“孔明系统”的新型免疫通路，该系统通过利用噬菌体的成分来激活细菌免疫反应，开启了对细菌与病毒相互作用的新理解。

研究背景与发现

细菌与噬菌体之间的斗争是微观世界中的常态。过去，环状核苷酸（如cAMP和cGMP）被认为是免疫反应中的关键第二信使。韩文元教授团队的研究突破了这一传统理论，首次证明非典型核苷酸在细菌免疫中的重要作用。

通过基因分析，研究人员锁定了由KomA、KomB和KomC三种蛋白组成的防御系统，这一系统能够感知噬菌体的入侵。当噬菌体侵入细菌时，它携带的脱氧核苷酸激酶（DNK）意外成为启动免疫反应的“开关”。该激酶与KomA蛋白协作，将普通的脱氧腺苷酸（dAMP）转化为一种特殊的信号分子——dITP。这一分子激活下游的KomC蛋白，进而消耗细胞内的NAD⁺，导致细菌细胞死亡，最终阻止噬菌体的复制。

免疫防御机制的巧妙之处

这一机制的创新之处在于细菌巧妙地“借用”了入侵者的成分来启动免疫反应。研究团队形象地将这一策略比作三国时期诸葛亮的“草船借箭”计划，因而将其命名为“孔明系统”。这一发现挑战了传统信号分子理论，为我们理解细菌免疫提供了新的视角。

△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）

广泛存在与潜在应用

研究表明，孔明系统在多种细菌中都有存在，其模块化的结构（由KomB-KomC核心部分和可变的KomA蛋白组成）提示自然界可能存在更多类似的核苷酸信号系统。该系统的特异性识别dITP分子为未来的医学应用提供了潜在价值。

孔明系统的研究成果在未来可能推动便携式核苷酸检测工具的开发，这些工具可以帮助诊断遗传代谢疾病（如ADA缺乏症）并监测癌症治疗效果，克服现有检测技术对大型仪器的依赖，为医学领域带来更多的便利。

参考来源：

1.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1824625471278838605&wfr=spider&for=pc

2. Zhifeng Zeng et al. ,Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria.Science0,eads6055DOI:10.1126/science.ads6055