我院余雅梅/陳強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在Nature Communications發(fā)文 破解細(xì)菌免疫系統(tǒng)新機(jī)制

近日，我院生物治療全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳強(qiáng)/余雅梅團(tuán)隊(duì)聯(lián)合唐冬梅團(tuán)隊(duì)在Nature Communications（IF: 14.7）在線發(fā)表了題為“A toxin-antitoxin system provides phage defense via DNA damage and repair”的論文。該研究詳細(xì)闡述了一種名為ShosTA的TA系統(tǒng)通過DNA損傷與修復(fù)來抵御噬菌體侵襲的分子機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)為理解細(xì)菌與噬菌體的“軍備競賽”提供了全新視角，并可能為抗感染治療提供新策略。

盡管毒素-抗毒素（Toxin-Antitoxin，TA）系統(tǒng)在細(xì)菌基因組中普遍存在，但其功能究竟是“定時炸彈”還是“免死金牌”，一直存在爭議。研究團(tuán)隊(duì)利用X-ray晶體衍射、代謝物質(zhì)譜分析、體外酶活性實(shí)驗(yàn)、體內(nèi)抗噬菌體實(shí)驗(yàn)、活細(xì)胞成像等多種技術(shù)，首次在分子層面描繪出ShosTA系統(tǒng)通過毒素、抗毒素兩種蛋白協(xié)同防御噬菌體感染的分子機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)利用多種技術(shù)揭示ShosTA系統(tǒng)的工作機(jī)制

在ShosTA系統(tǒng)中，ShosT毒性蛋白具有磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶和焦磷酸酶雙重活性，擾亂嘌呤代謝，造成DNA復(fù)制損傷，導(dǎo)致細(xì)胞絲化并最終死亡。同時，ShosA抗毒素蛋白與DNA結(jié)合，并招募其他蛋白質(zhì)促進(jìn)DNA重組修復(fù)損傷，以對抗ShosT的毒性。噬菌體Gp0.7蛋白可以抑制宿主的轉(zhuǎn)錄和翻譯，噬菌體入侵后，Gp0.7抑制了ShosT和ShosA蛋白的合成，由于ShosA自身的不穩(wěn)定性造成其蛋白水平迅速下降，從而釋放了ShosT的毒性，造成被噬菌體感染的細(xì)胞的死亡，阻斷噬菌體復(fù)制，保護(hù)周圍健康的細(xì)菌不被噬菌體感染。

ShosTA系統(tǒng)抵御噬菌體侵染的分子機(jī)制示意圖

生物治療全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室余雅梅副研究員、陳強(qiáng)研究員以及唐冬梅副研究員為共同通訊作者，博士研究生蒲歡為第一作者。該研究也得到了生物治療全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戴倫治教授和仝愛平教授的大力幫助。我院為該論文唯一完成單位。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58540-9