华中农业大学发现细菌免疫新机制，具备医学应用潜力

近日，华中农业大学韩文元教授团队研究揭示了一种以碱基修饰核苷酸为第二信使的细菌抗噬菌体(病毒)免疫信号通路，称之为“孔明系统”(Kongming)，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。相关研究成果2月20日发表于《科学》。

在生命科学领域，细菌与噬菌体之间的生存博弈一直是科学家的研究热点。细菌拥有着复杂的免疫机制来抵御噬菌体的侵袭，而噬菌体也在不断进化以突破细菌的防御。科学家们一直在寻找细菌免疫的新机制，以期为人类健康和疾病治疗带来新的突破。韩文元教授团队通过深入研究，发现了一种以碱基修饰核苷酸为第二信使的细菌免疫机制。当噬菌体（一种感染细菌的病毒）入侵时，其携带的脱氧核苷酸激酶（DNK）意外成为了激活细菌免疫的“开关”。在这一过程中，细菌内的KomA蛋白与噬菌体的DNK协作，将核苷酸（dAMP）转化为特殊信号分子dITP。这种分子进而触发KomC蛋白，使其分解细胞内的关键物质NAD⁺，导致噬菌体因“能源枯竭”无法复制。这一巧妙的防御机制，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”。值得注意的是，“孔明系统”广泛存在于各类细菌中，具有高度的模块化和可变性。其核心由KomB和KomC蛋白组成，而KomA蛋白则具有可变性，这使得系统能够应对不同噬菌体的攻击。这一发现不仅突破了环状核苷酸作为信号分子的经典理论体系，首次证实非典型核苷酸同样具有免疫调控功能，更为理解微生物间的生存博弈提供了新视角。同时，“孔明系统”的发现还展示了巨大的医学应用潜力。由于该系统能够特异性识别dITP分子，未来或可开发基于这一特性的便携式核苷酸检测工具。这些工具将有望用于遗传代谢病（如ADA缺乏症）的诊断及抗癌药物疗效的监测，从而突破现有检测技术依赖大型仪器的局限。此外，“孔明系统”的发现还可能为新型抗生素的研发提供新的思路。通过深入了解这一免疫机制，科学家们或许能够设计出能够激活细菌自身免疫反应的药物，从而实现对特定细菌的有效杀灭，同时减少对传统抗生素的依赖，降低耐药性风险。