華中農(nóng)業(yè)大學韓文元教授團隊發(fā)現(xiàn)了一種以堿基修飾核苷酸為第二信使的細菌抗噬菌體系統(tǒng)，并將其命名為“孔明系統(tǒng)”，為理解微生物間的生存博弈開辟了新視角。該成果近日在國際學術(shù)期刊《科學》上發(fā)表。
基于核苷酸的第二信使在所有細胞生命中發(fā)揮著關(guān)鍵信號傳遞作用，包括對多種細胞內(nèi)外刺激的響應、基本代謝適應的調(diào)節(jié)以及病原體的免疫應答等。
過去70余年的研究已建立了基于環(huán)（寡聚）核苷酸分子的經(jīng)典信號傳遞網(wǎng)絡(luò)。近年研究更系統(tǒng)揭示了環(huán)（寡聚）核苷酸在原核抗噬菌體防御中的信號傳遞功能，構(gòu)建起“原核－真核共同起源”的第二信使理論體系。而此次研究發(fā)現(xiàn)的“孔明系統(tǒng)”，通過獨特的堿基修飾合成非典型核苷酸作為第二信使，突破了這一經(jīng)典理論體系。
研究團隊通過生信分析，鎖定了一個由三個蛋白組成的防御系統(tǒng)。當噬菌體入侵時，其攜帶的脫氧核苷酸激酶意外成為激活細菌免疫的“開關(guān)”，繼而產(chǎn)生特殊的信號分子觸發(fā)其中一種蛋白分解細胞內(nèi)的生存必需物質(zhì)，導致噬菌體因“能源枯竭”無法復制。令人稱奇的是，該系統(tǒng)巧妙利用入侵者攜帶的酶完成防御，正如三國時期諸葛亮“草船借箭”的智謀，因此被命名為“孔明系統(tǒng)”。
研究顯示，“孔明系統(tǒng)”廣泛存在于各類細菌中，其模塊化結(jié)構(gòu)提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信號系統(tǒng)。該發(fā)現(xiàn)不僅為細菌免疫研究提供新方向，其特異性識別特性更具備醫(yī)學應用潛力：未來或可開發(fā)便攜式核苷酸檢測工具，助力遺傳代謝病診斷及抗癌藥物療效監(jiān)測，突破現(xiàn)有檢測技術(shù)依賴大型儀器的局限。
該研究首次揭示了非典型核苷酸作為細菌免疫信號分子發(fā)揮功能，突破了免疫信號通路的經(jīng)典體系，不僅開創(chuàng)了非典型核苷酸信號傳導這一全新研究領(lǐng)域，更為后續(xù)跨物種研究非典型核苷酸的生理功能提供了創(chuàng)新性的研究范式。
