细菌防御不再“看脸”，新系统SNIPE化身“物理安检员”，专查DNA“非法入境”

从哺乳动物到细菌，对病毒核酸的直接识别和切割是抵御病毒感染的一种强有力的防御策略，但这一过程需要具备区分自身与非自身的机制。在细菌中，CRISPR-Cas 和限制修饰系统通过分别识别特定的 DNA 序列或 DNA 改变来实现这种区分。可能还有其他机制有待发现。

2026年2月25日，麻省理工学院Michael T. Laub团队在Nature 在线发表题为“A membrane-bound nuclease directly cleaves phage DNA during genome injection”的研究论文，该研究发现抗噬菌体防御系统SNIPE 是一种广泛存在的细菌防御系统，它利用噬菌体基因组注入的空间组织特性来专门识别病毒 DNA，这代表了一种在原核生物免疫系统中尚未被知晓的区分自身与非自我的新策略。

区分自身与非自身的能力是所有生命领域免疫系统的一个基本特征。在真核生物中，模式识别受体通过检测病原体相关的保守特征（如脂多糖和鞭毛蛋白）来实现这种区分。激活的模式识别受体能够引发各种免疫反应，包括产生促炎性细胞因子以及启动程序性细胞死亡。同样，细菌利用无效感染系统，能够识别入侵噬菌体的保守特征，并激活效应因子来杀死或阻止宿主细胞，以防止噬菌体传播。

另一种非自身识别的形式是直接针对外来核酸进行攻击。在真核生物中，RNA 干扰途径会将病毒的双链 RNA 切成小干扰 RNA，然后这些小干扰 RNA 会引导 Argonaute 蛋白去寻找互补的 RNA 序列，从而导致病毒 RNA 的降解。在细菌中，各种“直接防御”系统也会专门针对外来 DNA。这包括 CRISPR-Cas 系统和分别使用引导 RNA 或 DNA 的 Argonaute 蛋白，以序列特异性的方式切割外来 DNA。此外，限制修饰系统可以根据 DNA 改变的存在或缺失来识别外来 DNA。目前对于是否存在其他直接识别和降解外来核酸的机制仍是一个未解之谜。

SNIPE介导的抵御λ噬菌体的防御模型（图源自Nature ）

该研究对 SNIPE 这种抗噬菌体防御系统进行了描述，该系统在大肠杆菌的细菌细胞膜上持续定位，以阻止噬菌体λ的感染。通过放射性标记的噬菌体 DNA 和时间显微镜追踪噬菌体基因组，该研究证明 SNIPE 在基因组注入过程中直接切割噬菌体 DNA。基于接近标记，该研究发现 SNIPE 与有助于λ基因组进入的宿主蛋白质以及λ测量蛋白相结合，这有助于λ基因组穿过内膜注入。

SNIPE 还能抵御多种丝状病毒，可能通过与它们的测量蛋白的直接相互作用来实现防御。总之，该研究结果表明，SNIPE 是一种广泛存在的细菌防御系统，它利用噬菌体基因组注入的空间组织特性来专门识别病毒 DNA，这代表了一种在原核生物免疫系统中尚未被知晓的区分自身与非自我的新策略。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10207-1