中国药科大学重磅Science：揭示细菌免疫新机制！硕士生共同一作

12月13日， 中国药科大学 药学院药理系、重庆中国药科大学创新研究院、多靶标天然药物全国重点实验室 肖易倍 教授，药理系 陈美容 副教授，生命科学与技术学院 陆美玲 副教授 为共同通讯作者合作在 Science 杂志上以 “ First Release ” 形式在线发表了题为 “Antiviralsignaling of a type III CRISPR-associated deaminase” 的研究论文。 科学家们通过研究 发现了名为CRISPR-CAAD的系统 ， 通过“耗光”细菌内部的能量分子ATP来阻止噬菌体扩散，揭示了细菌免疫系统与能量代谢之间的独特联系，为细菌抵抗噬菌体感染的防治提供了新的思路 。

药学院 博士研究生 李钰涛 、博士后李兆星、硕士研究生闫朴睿、孔健平 ，以及生命科学与技术学院 硕士研究生华晨扬 为该论文的 共同第一作者 。

细菌虽比人类简单，却也有自己的“免疫系统”用来保护自己免受噬菌体感染。科学家们通过研究发现了 名为CRISPR-CAAD的系统 ，通过“耗光”细菌内部的能量分子ATP来阻止噬菌体扩散，揭示了细菌免疫系统与能量代谢之间的独特联系，为细菌抵抗噬菌体感染的防治提供了新的思路。

基于CRISPR-Cas系统的新型基因编辑技术被称为“基因剪刀”，已被广泛应用于基因工程领域。在已知的CRISPR-Cas系统中，III型是最复杂的一种。团队通过生物信息学分析发现，某些III型CRISPR-Cas系统缺少传统的核酸切割功能，却 携带一种脱氨酶（CAAD）和一种核苷酸水解酶（Nudix） 。这种独特的组合让科学家推测，这类系统的免疫机制可能与能量代谢密切相关。

当CRISPR-CAAD系统检测到噬菌体入侵时，会合成几种特殊的信使分子（cA3、cA4和cA6）。其中cA4和cA6能激活CAAD蛋白，使其将细菌内部的ATP（一种提供能量的分子）转化为 ITP 。这种转化会 迅速耗尽细菌的能量，阻止噬菌体的复制和扩散，同时抑制感染细菌的生长，从而达到“以牺牲少数个体保护整体”的效果。

然而，积累的ITP对细菌自身也有毒性，可能导致蛋白合成出错。为避免长期影响，当噬菌体被清除后，细菌利用Nudix酶将有害的ITP分解成无害的 IMP ，从而恢复正常生长。这种“解毒”机制确保了细菌群体的生存和健康。

陈美容副教授、陆美玲副教授、肖易倍教授合照（从左往右）

研究团队利用冷冻电镜技术捕捉到CAAD蛋白在激活前后的三维结构。这些高分辨率图像显示，信使分子cA4和cA6在激活CAAD蛋白时存在一种“协同效应”，即 它们共同作用提高了系统的灵敏度和效率 。这种精准而高效的设计反映了细菌在与噬菌体“战争”中进化出的精妙策略，为理解III型CRISPR系统的多样性提供了新视角。

扫描回复“ 规律 ”，即可一键下载

有机化学反应规律总结（非常全面）