首发！211，Science+1

本文来源：中国药科大学

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。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。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr0393

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。

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。

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