华中农大韩文元教授团队揭示细菌“孔明系统”免疫防御机制

2月20日，国际期刊Science《科学》杂志发表了华中农业大学韩文元教授团队的研究成果。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"借用"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新视角。

晏华华摄影

信号传递领域的重大突破

生物体内的信号传递如同精密的通信网络，而核苷酸分子长期被认为是关键的"信号兵"。自1950年代发现环状核苷酸（如cAMP、cGMP）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，相关研究多次获得诺贝尔奖。近年研究更发现，细菌利用环状核苷酸抵御噬菌体（感染细菌的病毒）的机制与人类免疫系统存在进化关联。

然而，韩文元团队最新发现的"孔明系统"完全颠覆了这一传统认知——它通过修饰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。

"草船借箭"式的防御智慧

研究团队通过基因分析,锁定了一个由KomA、KomB、KomC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，将普通核苷酸（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能量物质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"。

面对细菌的绝地反击，噬菌体也进化出对抗策略。以T5噬菌体为例，其分泌的Dmp酶可精准降解孔明系统的启动原料dAMP，使免疫信号无法传递。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。

突破局限前景可期

研究显示，孔明系统广泛存在于各类细菌中，其模块化结构（核心KomB-KomC搭配可变KomA）提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信号系统。

该发现不仅为细菌免疫研究提供新方向，其特异性识别dITP的特性更具备医学应用潜力：未来或可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。

本研究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。

（中国日报湖北记者站：周荔华 刘坤）