一种 DNA 门控分子卫士调控细菌海龙（Hailong）抗噬菌体防御机制

时间：2025年5月1日

来源：Nature

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动物和细菌细胞利用核苷酸转移酶（NTase）应对病毒感染。研究人员开展细菌防御系统相关研究，发现海龙（Hailong）防御系统，其 NTase 酶合成 DNA 信号抵御噬菌体感染。该研究解释了抑制性核苷酸免疫信号的作用，拓展了 NTase 调控抗病毒免疫的机制。

动物和细菌细胞会利用核苷酸转移酶（NTase）来应对病毒感染，并控制包括环鸟苷酸 - 腺苷酸合成酶 - 干扰素基因刺激蛋白（cGAS-STING）固有免疫和基于环寡核苷酸的抗噬菌体信号系统（CBASS）抗噬菌体防御等主要免疫信号形式^1-4 。在此次研究中，科研人员发现了一个细菌防御系统家族，将其命名为海龙（Hailong）。海龙防御系统会利用 NTase 酶持续合成 DNA 信号，以此抵御噬菌体感染。

海龙蛋白 B（HalB）属于 NTase 的一种，它能把脱氧三磷酸腺苷（deoxy-ATP）转化为单链 DNA 寡聚体。一系列 X 射线晶体结构揭示了 HalB 合成 DNA 的逐步机制，该过程由 C 端酪氨酸残基启动，从而实现酶的从头引发。研究显示，HalB 产生的 DNA 信号会与配对的海龙蛋白 A（HalA）效应复合物结合，并抑制其激活。HalA-DNA 复合物 2.0 Å 的冷冻电镜结构表明，HalA 是一种膜蛋白，含有保守的离子通道结构域和独特的冠结构域，后者能结合 DNA 信号并控制激活。

通过对海龙防御系统的体内分析，研究人员证实，噬菌体复制所必需的病毒 DNA 核酸外切酶会触发预激活的 HalA 复合物释放，并诱导宿主细胞生长停滞，从而起到保护作用。这些研究结果解释了抑制性核苷酸免疫信号如何作为分子卫士抵御噬菌体感染，还拓展了 NTase 酶控制抗病毒免疫的作用机制。