北京時(shí)間2月21日凌晨，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Science（《科學(xué)》）雜志發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)韓文元教授團(tuán)隊(duì)的最新科研成果。該研究首次揭示了一種名為“孔明系統(tǒng)”的細(xì)菌免疫防御機(jī)制，該機(jī)制通過“草船借箭”噬菌體自身成分激活免疫反應(yīng)，為理解微生物間的生存博弈開辟了全新視角。

未來，或可借助該研究成果開發(fā)便攜式核苷酸檢測(cè)工具，助力遺傳代謝病（如ADA缺乏癥）診斷及抗癌藥物療效監(jiān)測(cè)，突破現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)依賴大型儀器的局限。

“如果把細(xì)胞比作一個(gè)國(guó)家，那么細(xì)胞內(nèi)的各組分之間存在著精密的通信網(wǎng)絡(luò)。1950年代以來，科學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多種細(xì)胞內(nèi)的通信方式。我們這次發(fā)現(xiàn)的‘孔明系統(tǒng)’，無(wú)論在從類別、合成方式上，與之前發(fā)現(xiàn)的都有很大不同。”韓文元教授表示，“孔明系統(tǒng)”通過修飾DNA基本組成單位（核苷酸），創(chuàng)造出全新信號(hào)分子，構(gòu)建起獨(dú)特的免疫防線。

孔明信號(hào)通路的免疫機(jī)制（左側(cè)）和噬菌體的免疫逃逸機(jī)制（右側(cè)）

之所以被稱為“孔明系統(tǒng)”，緣自其獨(dú)特的“草船借箭”防御方式——發(fā)揮威力需要借助敵人的“箭”。

韓文元教授介紹，“孔明系統(tǒng)”的信號(hào)分子產(chǎn)生，需要噬菌體（侵襲細(xì)菌的病毒）入侵，由此開啟一個(gè)由KomA、KomB、KomC三個(gè)蛋白組成的防御系統(tǒng)引發(fā)的“阻擊戰(zhàn)”。令人稱奇的是，該系統(tǒng)巧妙利用入侵者攜帶的酶完成防御，正如三國(guó)時(shí)期諸葛亮“草船借箭”的智謀。當(dāng)然，噬菌體也并不會(huì)坐以待斃，這種“矛與盾”的較量揭示了微生物世界生存競(jìng)爭(zhēng)的全新維度——核苷酸代謝戰(zhàn)。

韓文元教授（右二）團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

研究顯示，“孔明系統(tǒng)”廣泛存在于各類細(xì)菌中，其模塊化結(jié)構(gòu)提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信號(hào)系統(tǒng)。“孔明系統(tǒng)”的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了非典型核苷酸作為細(xì)菌免疫信號(hào)分子發(fā)揮功能，突破了免疫信號(hào)通路的經(jīng)典體系，不僅開創(chuàng)了非典型核苷酸信號(hào)傳導(dǎo)這一全新研究領(lǐng)域，更為后續(xù)跨物種研究非典型核苷酸的生理功能提供了創(chuàng)新性的研究范式。

對(duì)于未來的應(yīng)用前景，韓文元教授表示，人體核苷酸水平的變化，以往可能需要大型儀器檢測(cè)，未來可能只需要一個(gè)試劑盒就能代替。此外，該項(xiàng)研究也為全球同行提供了一定啟發(fā)：人類類似分子有無(wú)類似功能？

據(jù)介紹，該項(xiàng)研究始于2023年5月，韓文元團(tuán)隊(duì)博士曾志鋒、碩士研究生胡澤予、饒繼凱和哥本哈根大學(xué)博士生趙瑞亮（碩士畢業(yè)于韓文元團(tuán)隊(duì)）為本論文共同第一作者。劉艷楸、劉順航、馮浩、陳玉、陳諾和哥本哈根大學(xué)博士生Mario Rodríguez Mestre參與部分研究工作。農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室韓文元教授和哥本哈根大學(xué)助理教授Rafael Pinilla-Redondo為該論文共同通訊作者。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)彭東海教授、鄭金水教授、何歡博士、山東大學(xué)佘群新教授和新加坡國(guó)立大學(xué)駱敏教授參與合作研究。

（學(xué)校供圖）

編輯：張紅艷