当“蒲公英”散开时，细菌反击就开始了——四川大学余雅梅/陈强揭示细菌免疫的新机制

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Mol Cell：当“蒲公英”散开时，细菌反击就开始了——四川大学余雅梅/陈强揭示细菌免疫的新机制$ q. K7 Q1 K: B1 I
来源：iNature 2026-07-12 09:27
: Y% C+ v* ?; X$ V. X该研究探讨了大肠杆菌中一个含HEPN结构域（高等真核生物与原核生物核苷酸结合结构域）的防御系统，该系统介导依赖于核糖核酸酶的流产感染。  p9 _8 w) `, c" S( h& x# v; s
细菌与噬菌体之间的进化军备竞赛推动了原核生物抗病毒防御机制的多样化，其中核酸降解已成为一种核心策略。* P) m! B3 e/ P# i- o6 A( A3 i6 c
2026年6月25日，四川大学余雅梅和陈强共同通讯在Molecular Cell在线发表题为“Oligomer disassembly activates an HEPN-containing bacterial defense system”的研究论文。该研究探讨了大肠杆菌中一个含HEPN结构域（高等真核生物与原核生物核苷酸结合结构域）的防御系统，该系统介导依赖于核糖核酸酶的流产感染。与通过寡聚化触发信号传导的经典免疫系统不同，该系统采用十二聚体自抑制结构，其核糖核酸酶活性在寡聚体解离时被释放。
2 ?) n" r  c( D& {* @4 G  M3 o& _这种激活机制类似于蒲公英种子的传播方式，因此作者将该防御系统命名为“蒲公英系统”。作者进一步鉴定出噬菌体单链DNA结合蛋白（SSB蛋白）是蒲公英系统的触发因子，并且对SSB蛋白进行的系统发育分析揭示了噬菌体抗性背后的特异性机制。作者的研究结果揭示了细菌免疫中一种反直觉的范式——即寡聚体解聚作为一种激活开关，这挑战了长期以来蛋白质寡聚化激活免疫信号的教条。& _% D1 Z6 ~# W4 E0 K# r
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在自然界中，细菌与其病毒之间持续进行的进化军备竞赛，驱动了多种抗病毒免疫系统的出现。其中，核酸降解是一项关键策略。许多核酸酶结构域被用于细菌免疫，例如CRISPR-Cas系统中的RuvC和His-Asn-His（HNH）结构域、Nezha系统中的Sir2结构域、Hailibu系统中的DUF4297结构域，以及Tha系统的高等真核与原核核苷酸结合（HEPN）结构域。
- ~9 A- I7 \8 ]4 X8 h0 `HEPN结构域以保守的Rx4-6H RNase基序为特征，在多种原核防御系统中充当毒性效应元件，包括毒素-抗毒素（TA）系统和流产感染（Abi）系统。尽管其RNase活性通常通过TA系统中的抗毒素结合或Abi通路中的传感组件进行调控，但单组分抗病毒系统中的控制机制在很大程度上仍未被探索。本文研究了一种新发现的单组分抗病毒防御系统PD-7-3，该系统含有一个HEPN结构域。
4 s# k1 |4 u, G3 FPD-7-3通过RNase介导的流产感染发挥其抗病毒功能。结构和功能分析揭示，该蛋白在自抑制状态下自组装为一个十二聚体，其RNase活性在噬菌体感染时通过寡聚体解离而触发。这一激活机制与蒲公英种子的散播惊人地相似：其蓬松的种子头在风力诱导释放之前一直处于休眠状态。因此，作者将该防御系统重新命名为“蒲公英”。作者证明，蒲公英寡聚体的解体由噬菌体单链DNA（ssDNA）结合蛋白（SSB）触发，且对SSB的系统发育分析解释了其噬菌体抗性特异性。
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图1.全文总结图（摘自Molecular Cell ）  h2 ]7 d$ z5 T6 i5 J$ E. H+ d
值得注意的是，寡聚化依赖性激活是跨生物界先天免疫信号传导的一个标志性特征，范围从哺乳动物的炎症小体、Toll样受体、非肥胖糖尿病（NOD）样受体和维甲酸诱导基因I（RIG-I）样受体，到众多细菌防御系统，如Wadjet、STAND超家族抗病毒ATP酶/NTP酶（AVAST）、作用于RNA的腺苷脱氨酶限制系统（RADAR）、Gabija、Nezha和Hailibu，在这些系统中，高阶组装往往能够实现信号放大和效应功能。这一保守机制涉及通过蛋白质-蛋白质相互作用形成超分子复合物，从而触发构象变化和催化激活。例如，在哺乳动物免疫系统中，炎症小体的寡聚化招募并激活pro-caspase-1，从而启动炎症反应。植物采用相似的策略，其中核苷酸结合富亮氨酸重复（NLR）受体形成作为钙离子通道的resistanceosome复合物，直接触发程序性细胞死亡以赋予抗病性。类似地，诸如Hailibu等细菌防御系统可组装成abortosome以触发其核酸酶活性，而Thoeris和基于环状寡核苷酸的抗噬菌体信号传导系统（CBASS）则形成激活效应功能的丝状结构。该原则的普遍存在强调了其在将弱分子信号放大为强大生物学输出方面的进化优势。相比之下，蒲公英通过一个相反的原理运作：解离激活的免疫。作者的研究结果确立了原核抗病毒防御中的一类独特调控机制，拓宽了先天免疫系统的机制库。2 ^% P' D# ~6 w
参考消息：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(26)00379-5- T# \8 F" `+ F
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