北京時間2025年2月21日，國際學術期刊《科學》雜志發表了華中農業大學韓文元教授團隊題為“Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria（堿基修飾核苷酸介導細菌免疫信號通路）”的研究成果。該成果揭示了一種以堿基修飾核苷酸為第二信使的細菌抗噬菌體（病毒）免疫信號通路，稱之為“孔明系統”（Kongming），該機制通過“借用”噬菌體自身成分激活免疫反應，為理解微生物間的生存博弈開辟了新視角。
在微觀世界里，細菌與病毒之間每天都在上演著攻防大戰。生物體內的信號傳遞如同精密的通信網絡，而核苷酸分子長期被認為是關鍵的“信號兵”。自1950年代發現環狀核苷酸（如cAMP、cGMP）以來，科學家已解析了其在代謝調節、免疫應答中的核心作用，相關研究多次獲得諾貝爾獎。不同于環狀核苷酸的免疫作用，非典型核苷酸在過去普通被認為不發揮任何生理作用。然而，研究團隊通過基因分析,鎖定了一個由KomA（孔明A）、KomB（孔明B）、KomC（孔明C）三個蛋白組成的防御系統。當噬菌體入侵時，其攜帶的脫氧核苷酸激酶（DNK）意外成為激活細菌免疫的“開關”：KomA與DNK協作，將核苷酸（dAMP）轉化為特殊信號分子dITP。這種分子能觸發KomC蛋白分解細胞內的關鍵物質NAD?，導致噬菌體因“能源枯竭”無法復制。令人稱奇的是，該系統巧妙利用入侵者攜帶的酶完成防御，正如三國時期諸葛亮“草船借箭”的智謀，因此被命名為“孔明系統”。這種堿基修飾核苷酸的信號傳導模式突破了環狀核苷酸作為信號分子的經典理論體系，首次證實非典型核苷酸同樣具有免疫調控功能。
△孔明信號通路的免疫機制（左側）和噬菌體的免疫逃逸機制（右側）
研究顯示，“孔明系統”廣泛存在于各類細菌中，其模塊化結構（核心KomB-KomC搭配可變KomA）提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信號系統。該發現不僅為細菌免疫研究提供新方向，其特異性識別dITP的特性更具備醫學應用潛力：未來或可開發便攜式核苷酸檢測工具，助力遺傳代謝病（如ADA缺乏癥）診斷及抗癌藥物療效監測，突破現有檢測技術依賴大型儀器的局限。
△本研究（藍框）與經典免疫信號通路的比較
（總臺記者鄢艷 高重）
中國-博士人才網發布
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