Scientists have discovered a new type of immune defense in E. coli bacteria that turns viral infection machinery against the virus itself. Named after the Chinese military strategist Kongming—who famously used enemy weapons to defeat them—the system revea
科学家在大肠杆菌中发现了一种新型的免疫防御机制，可以使病毒感染机制对抗病毒本身。该系统以中国军事战略家孔明的名字命名，孔明以使用敌方武器击败敌人而闻名，它揭示了一种新的免疫信号通路。这一发现可能为未来生物技术工具和噬菌体疗法作为抗生素替代品的发展提供信息。
1800多年前，在中国，传奇军事家诸葛亮，也就是孔明，面临着一支强大的军队。但他没有自己制造武器，而是让敌人把它们交给他。他用稻草覆盖的空船，诱骗敌人向船上发射了数千支箭。战斗结束后，他的军队收集了箭并自己使用。
现在，由丹麦哥本哈根大学和中国华中农业大学共同领导的一项新研究表明，细菌在对抗病毒攻击时已经制定了类似的防御策略。
研究人员称之为Kongming的新发现的免疫系统允许攻击性病毒自行失败。当病毒感染细菌时，孔明使用病毒自身的一种酶来激活致命的防御，阻止感染。
“具有讽刺意味的是，我们在细菌中发现了一种新的抗病毒信号通路，它依赖于一种病毒酶来产生触发防御的警报信号——就像历史上的孔明一样，他用敌人自己的箭来对抗他们，哥本哈根大学生物系的助理教授拉斐尔·皮尼拉·雷东多解释道，他是领导这项研究的研究人员之一。
研究人员在大肠杆菌中发现了孔明防御系统，大肠杆菌是一种常见于我们肠道中的细菌。然而，他们在环境中的不同细菌中发现的孔明系统的变体，表明这种抗病毒策略是普遍存在的。这项研究刚刚发表在《科学》杂志上。
传播当病毒攻击细菌时，它需要复制自己的遗传物质才能快速传播。为了做到这一点，一些病毒使用称为核苷酸激酶的特殊酶，这有助于快速产生结构蛋白复制遗传信息所需的锁。
孔明防御劫持酶，制造出完全不同的东西——一种免疫信号分子，转而引发对病毒的防御。这个信号导致细菌自杀，从而阻止病毒。
拉斐尔·皮尼拉·雷东多解释说：“细菌为了阻止病毒而牺牲自己——这听起来可能很戏剧化，但这是一种非常有效的策略。通过死亡，它将病毒带走，防止感染传播到人群中的其他细菌。这有点像炸毁一座桥来阻止前进的敌人。”。
但是病毒对这种策略毫无防御能力吗？一点也不——在与孔明的持续军备竞赛中，一些国家已经制定了应对措施。
“一些病毒已经找到了绕过孔明的方法，”这项工作的第一作者之一、哥本哈根大学博士生赵说。“它们携带特殊的酶，可以分解触发系统所需的分子。这是它们在警报响起之前切断警报电缆的方式。”
细菌感染不仅仅是一种迷人的生物机制自人类诞生以来，细菌感染一直在挑战人类，抗生素长期以来一直是我们的主要防线。但近几十年来，抗生素耐药性细菌的增加，主要是由于抗生素的过度使用，已成为全球主要的健康问题。
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一种有前景的替代方案是噬菌体疗法——使用专门感染和杀死不需要的细菌的病毒。但细菌并非毫无防御能力；他们已经进化出了一系列广泛的抗病毒策略，包括孔明等可以阻断噬菌体感染的系统。拉斐尔·皮尼拉·雷东多说：“为了开发有效的噬菌体疗法，我们需要了解细菌用来抵抗病毒攻击的自然免疫系统。”。“通过表征孔明等防御机制以及噬菌体绕过它们的技巧，我们可以更好地设计噬菌体治疗策略并提高其临床成功率。”
此外，驱动孔明的分子机制也可能被用于未来的生物技术应用。特异性激活系统的信号分子-dITP-has也与包括癌症在内的人类疾病有关。由于孔明的免疫效应复合物对这种分子具有高度特异性，它可能会激发合成生物学和诊断学的新工具。
赵总结道：“由于孔明免疫效应复合物对dITP有特异性反应，它可以用来检测这种非匿名核苷酸，打开了有趣的生物技术应用的大门。”。p