组氨酸ADP-核糖分子的发现揭示了新的细菌免疫策略

一个研究小组发现了一种以前未知的免疫信号分子——一种结合组氨酸和ADP核糖的新型化合物——由细菌的Thoeris II防御系统在应对病毒感染时产生。这一发现深化了我们对细菌免疫的理解，并可能为生物技术、基因编辑和抗菌治疗的创新工具铺平道路。

这篇题为“TIR结构域产生组氨酸ADPR作为细菌的免疫信号”的论文发表在《自然》杂志上，该团队包括维尔纽斯大学生命科学中心（VU-LSC）的科学家，以及来自以色列魏茨曼科学研究所和哈佛医学院的同事。

这一发现揭示了细菌如何像人类一样在分子水平上传播病毒威胁——在这种情况下，引发了一种自我牺牲的反应，以阻止病毒传播并保护细菌种群。除了其根本意义外，这一发现还为重新思考免疫机制和病毒-宿主相互作用开辟了令人兴奋的途径。

这种新发现的分子因其独特的结构而引人注目，它连接了两种生物必需成分：组氨酸，一种用于构建蛋白质的氨基酸，以及腺嘌呤核苷酸，一种RNA的构建块。到目前为止，所有已知的信号分子都只由核苷酸组成。这一发现极大地拓宽了人们对自然界中免疫信号机制多样性的科学理解。

与人类、动物和植物一样，细菌也不断受到病毒的威胁。在进化过程中，它们发展了广泛的防御系统，其中一些是高等生物免疫系统成分的进化前体。细菌抗病毒系统在基因工程中得到应用后，人们对其的兴趣激增。限制性修饰系统和CRISPR-Cas“分子剪刀”等里程碑式的例子甚至获得了诺贝尔奖。

迄今为止，科学家们已经在细菌中发现了250多种不同的抗病毒防御系统。维尔纽斯大学研究人员之前的工作表明，小分子可以在这些系统中充当感染信号，随后人们的注意力转向了探索这些信号机制的多样性。

这样的发现不仅加深了对细菌免疫策略的理解，还为基因工程、生物技术甚至新抗菌疗法的开发奠定了基础。

在这项最新研究中，Tamulaitienė博士的团队仔细研究了Thoeris II系统，该系统由检测病毒的传感器蛋白（TIR）和接收信号并触发反应的跨膜效应蛋白（Macro）组成。在检测到病毒感染后，TIR传感器会合成一种独特的小分子信号——His ADPR。

Tamulaitienė博士解释说：“这个‘信息’——信号分子——被系统的效应器——嵌入细菌细胞膜的宏蛋白所识别。”。

“一旦接收到信号，Macro蛋白就开始相互组装，破坏细胞膜。通过这种方式，受感染的细菌在病毒复制之前就牺牲了自己，使邻近的细菌能够存活并保护种群。”

VU-LSC团队使用X射线晶体学确定了与新信号分子结合的效应蛋白的结构。

与此同时，魏茨曼研究所的团队证实，这种分子确实是在病毒感染后在细菌中合成的。哈佛医学院的研究人员揭示了一种病毒抗Thoeris“海绵”蛋白的结构，该蛋白是病毒用来逃避防御系统的一种对策，其中结合了His ADPR。p