Cell | 膜上风暴：张志莹/吴仪等解析细菌的艺术性防御系统Kiwa

在 噬菌体 与细菌之间持续数十亿年的进化战争中，细菌发展出形态各异、机制精妙的 抗病毒系 统 。

2025年7月28 日 ，来自纪念斯隆凯特琳癌症中心Dinshaw Patel与南安普顿大学的Franklin Nobrega研究团队 在Cell上发表了文章Kiwa is a membrane-embedded defence supercomplex activated at phage attachment sites，解析了一种结构精巧的跨膜防御机制—Kiwa系统，揭示了细菌如何在噬菌体附着瞬间，启动分子级别的防御围栏来抑制噬菌体的复制。

Kiwa ： 感知膜结构变化的防御前 哨

Kiwa系统由两种蛋白组成： KwaA 与 KwaB 。KwaA嵌入细菌膜内，扮演“感应器”的角色；KwaB则以“双体”形式 作为效应器 存在于细胞内部 。 冷冻电镜显示，四聚KwaA与四组KwaB二聚体共同构建出一种围栏状的 跨膜超级复合体 ，在 噬菌体 DNA注入点形成空间上的聚焦反应区 ， 其空间组织呈现对称排列与折叠张力的巧妙结合 。当噬菌体结合并注入DNA进细菌时，KwaA会检测到其带来的细胞膜上的形状变化，并激活KwaB 结合 注入的噬菌体 DNA，阻断其复制与转录过程 。这种特殊的监测方式 展现出细菌对外部威胁的结构化响应策略。

精准拦截，不以牺牲为代 价

不同于一些通过宿主牺牲来阻止病毒复制的防御系统，Kiwa展现出一种非自杀性干预策略：KwaB仅在病毒DNA进入时结合其遗传物质，不影响宿主自身DNA。这种局部、延时、选择性的拦截机制最小化了对细菌本身的伤害。然而，在细菌和噬菌体漫长的战争中，噬菌体同样进化出了应对策略。 例如某些噬菌体通过表达Gam蛋白 （ 一种DNA形状模拟因子 ） , 结合并“封锁”KwaB，从而逃避免疫 。 巧妙的是，细菌另一条抗病毒路径RecBCD也会被Gam抑制。但Gam难以“分身”，无法同时封锁Kiwa与RecBCD，因此在双系统并存的细菌中，总有一条防线可发挥作用。这种“备援式免疫”机制揭示了细菌内部防御系统之间的协同与互补关系 。

Kiwa 系统的最大亮点不仅在于其结构之美，更在于它如何将感知、空间定位与响应机制高度集成，展示了细菌应对 噬菌体 攻击的分子智慧。

该研究不仅拓展了我们对细菌抗病毒免疫系统的理解，也展示出免疫系统之间的相互联系，为设计新型抗菌工具、合成生物学应用及细胞器工程提供了宝贵的结构模板。

该研究由 Franklin Nobrega （南安普顿大学）和Dinshaw Patel（纪念斯隆凯特琳癌症中心）共同主导，张志莹博士（纪念斯隆凯特琳癌症中心） , Thomas C. Todeschini （ 马萨诸塞大学陈医学院 RNA治疗研究 所）和吴仪博士（南安普顿大学）为该论文的共同第一作者 。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.002

制版人： 十一

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