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细菌对噬菌体免疫
病毒发起攻击的瞬间，就暴露了自身
噬菌体侵染
噬菌体（红色）分三个阶段侵染并杀死大肠杆菌（蓝色）。图片来源：戴维·S·古德塞尔，RCSB蛋白质数据库，斯克里普斯研究所。文献编号：doi: 10.2210/rcsb_pdb/goodsell-gallery-048
研究人员找到了细菌抵御病毒的一套强效防御机制的触发开关。
捕食细菌的病毒有望成为治疗细菌感染越来越重要的手段。随着抗生素耐药问题加剧，部分细菌感染愈发难以控制，这类病毒——也就是噬菌体——可以侵染并消灭有害细菌，同时不会损伤人体细胞。
不过，将噬菌体用于治疗存在一大难题：细菌面对病毒并非毫无防备，它们拥有自身的免疫系统。弄清细菌的防御机制，有助于科学家设计出更擅长突破细菌防御的噬菌体疗法。
如今研究人员揭示了细菌识别病毒入侵的一种出人意料的机制。细菌并非简单感知病毒的遗传物质，而是能够侦测病毒赖以生存的一种酶的活动。当这种病毒酶切断细菌内部一种关键感应分子时，就会触发免疫反应。
这项发现最终有望帮助科学家研发更有效的噬菌体疗法，让疗法能够避开或突破细菌的免疫防御。
“这是细菌最常见的免疫形式之一，所以当我们终于搞明白它的原理时，简直是灵光乍现的一刻。”论文第一作者、犹他大学健康中心生物化学助理教授萨姆·霍布斯博士说道。
该研究成果发表于《科学》期刊。
萨姆·霍布斯
萨姆·霍布斯博士，图片由本人提供。
细菌对抗病毒的最后手段
这套免疫系统名为CBASS。一旦被激活，它会启动极端防御策略：被感染的细菌在入侵病毒完成增殖、扩散到周边细菌细胞之前，主动自我毁灭。
激活该防御会让细菌付出生命代价，因此这套系统必须有可靠方式判断：病毒真的发起了进攻。
霍布斯及其团队发现，细菌的感应蛋白会识别入侵病毒赖以存活的分子。部分噬菌体会产生一类叫做蛋白酶的酶，这类酶能够切割、分解蛋白质。
“某些噬菌体含有一种叫蛋白酶的蛋白，可以降解其他蛋白质。”他解释道，“我们发现，噬菌体的蛋白酶会直接作用于宿主细菌蛋白，而这一过程就是启动整套信号通路的信号。”
换言之，病毒在侵染过程中使用的分子工具，反而让它暴露了自己。当噬菌体蛋白酶切割细菌蛋白时，这个动作就作为警报信号，激活CBASS系统。
## 出人意料的病毒触发机制
该机制和其他识别入侵病毒遗传物质的抗病毒防御体系截然不同。这套细菌系统侦测的不是病毒DNA或RNA，而是病毒蛋白的活动。
“宿主蛋白被激活的这种机制是全新的。”霍布斯说，“我从来没有猜到会是这样工作的。”
理解这个分子触发开关，对改进噬菌体疗法意义重大。如果研究者清楚细菌识别特定噬菌体的具体方式，就有可能研制出治疗性病毒，降低触发细菌防御的概率。
这会让噬菌体对有害细菌（包括对传统抗生素产生耐药性的菌株）拥有更强杀伤效果。
## 和人类免疫的古老渊源
该研究的意义不止局限于细菌。CBASS和人体内的一条免疫通路存在关联，说明这套抗病毒防御的核心组件拥有极其古老的演化起源。
研究人员表示，这一联系意味着该通路至少在细菌与人类遥远的共同祖先时期就已经存在。
细菌繁殖与演化速度很快，是研究免疫基础问题的良好模型。科学家可以在细菌中快速研究免疫机制，再验证同类原理是否适用于更接近人类的生物模型。
“这套系统在细菌和人类身上都保留了下来，说明在漫长演化历程中，不同生物一直维持着这套机制。”霍布斯说，“细胞用事实告诉我们，这是一条至关重要的通路，数十亿年都没有消失。这非常奇妙，也为我们理解生物抗病毒能力的关键要素打开了一扇窗口。”
该研究论文发表在《科学》，标题为《噬菌体蛋白酶激活CBASS抗噬菌体免疫》。
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