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【长江日报】华中农大团队发现细菌“孔明系统”,揭秘微生物版“草船借箭”

(长江日报大武汉客户端 2月21日 讯) 就像人的免疫系统在遇到病毒入侵时会“揭竿而起”,奋力反抗,细菌也有自己的免疫系统,且颇有谋略,它能用草船借箭的招数与天敌噬菌体上演攻防大战。

韩元文教授(右二)和科研团队(通讯员 晏华华 摄)

2月21日,长江日报记者从华中农业大学获悉,该校韩文元教授团队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”噬菌体自身成分来激活免疫反应,为理解微生物间的生存博弈开辟了新视角。

韩元文介绍,此前的学界研究中揭示细菌已经进化出多种防御手段抵御噬菌体的侵袭,其一是利用自身的核苷酸充当“信号兵”,在噬菌体入侵时发出危险信号并进行防御。而此次团队在细菌内发现的“孔明系统”颠覆了这一传统认知,该系统能通过修饰核苷酸创造出全新信号分子,构建起不同以往的全新免疫防线。

孔明信号通路的免疫机制(左侧)和噬菌体的免疫逃逸机制(右侧)

团队通过基因分析,发现了由三个关键蛋白质组成的防御体系。当噬菌体入侵时,其携带的脱氧核苷酸激酶(DNK)成为触发这一防御体系的“开关”,这三个关键蛋白质通过与噬菌体进行一系列反应,直接切断病毒复制所需的能量供应,从而杀死噬菌体。借力打力,正如三国时期诸葛亮巧用草船获得敌军箭矢的智谋,师生将这一过程取名为“孔明系统”。

不过,有的噬菌体也很聪明,进化出了专门破坏“孔明系统”的工具,通过摧毁警报信号的原料来突破防线。这种微观世界的“军备竞赛”为科学家揭示了生物进化的新维度。

韩元文介绍,这项发现不仅让人类更深入了解微生物的生存智慧,更具有重要应用前景。这种防御系统广泛存在于多种细菌中,其独特的信号识别机制可以用于开发便携式检测设备,帮助医生快速诊断某些遗传疾病,监测抗癌药物效果,突破现有检测技术对大型仪器的依赖。

该成果于2月21日发表在国际期刊Science《科学》杂志。

(长江日报记者陈晓彤 通讯员 匡敏 晏华华 蒋朝常)

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