能抵抗病毒感染的全新細菌免疫系統發(fā)現

細菌雖小，卻在與病毒的較量中展現了驚人的“智慧”。記者17日從中國藥科大學(xué)獲悉，該校多靶標天然藥物全國重點(diǎn)實(shí)驗室教授肖易倍團隊及國內相關(guān)科研機構發(fā)現了一種全新的細菌免疫系統CRISPR-CAAD。該系統通過(guò)“耗光”細菌內部的能量分子ATP來(lái)阻止病毒擴散。這項研究揭示了細菌免疫系統與能量代謝之間的獨特聯(lián)系，并為細菌抵抗病毒感染的防治提供了新思路。相關(guān)成果近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

“規律間隔成簇短回文重復序列（CRISPR）是細菌的獲得性免疫系統，60%細菌含有CRISPR系統。該系統的種類(lèi)也有很多，其中一些CRISPR蛋白可以切斷噬菌體的DNA，扼殺噬菌體�！毙ひ妆陡嬖V記者，CRISPR-Cas是一種存在于細菌和古細菌中的天然免疫系統。它會(huì )像“偵察兵”一樣，用RNA檢測外來(lái)入侵者，比如病毒的DNA或RNA，并發(fā)動(dòng)攻擊以保護自己。

“在所有已知的CRISPR-Cas系統中，Ⅲ型是最復雜的一種�！毙ひ妆墩f(shuō)，此次研究中，團隊通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現，某些Ⅲ型CRISPR-Cas系統缺少傳統的核酸切割功能，卻攜帶CRISPR偶聯(lián)的脫氨酶CAAD和核苷酸水解酶Nudix。

肖易倍介紹，團隊隨后研究發(fā)現，當CRISPR-CAAD系統檢測到病毒入侵時(shí)，會(huì )合成cA3、cA4和cA6等特殊信使分子。其中cA4和cA6能激活CAAD蛋白，使其將細菌內部提供能量的分子腺苷三磷酸（ATP）耗竭，并將其轉化為三磷酸次黃嘌呤核苷（ITP）。這種轉化會(huì )迅速耗盡細菌能量。而ITP又攜帶毒性，能抑制細菌生長(cháng)，阻止病毒復制和擴散。

“這就相當于細胞通過(guò)‘自殺’與病毒同歸于盡，從而保全其他細菌不被病毒感染�！毙ひ妆墩f(shuō)，但這還沒(méi)有結束，當病毒被清除后，細菌利用Nudix將有害的ITP分解成無(wú)害的肌苷酸（IMP），從而恢復正常生長(cháng)。這種“解毒”機制確保了細菌群體的生存。