我国科研团队揭示Gabija免疫系统防御机制

科技日报记者 吴纯新 通讯员 李静

受访单位供图

3月13日，记者从武汉大学获悉，该校药学院、泰康生命医学中心、武汉大学中南医院王隆飞教授团队一项最新研究成果，日前在《自然》杂志以加速预览形式在线发表。该研究揭示了Gabija免疫系统防御机制。

Gabija基因在已测序细菌和古菌基因组中的出现率超过15%，是原核生物中最常见的抗噬菌体防御系统之一。Gabija系统也是自然界已知丰度第三，仅次于限制修饰系统和CRISPR系统的原核生物免疫系统，仅由GajA和GajB两个基因组成，却可以高效免疫各类烈性噬菌体的侵染，是自然界最广谱高效且精简的免疫系统之一。

GajA蛋白是一种序列特异性的核酸内切酶，且活性可以被ATP抑制，GajB蛋白是一种解旋酶类似物，可以水解ATP提供能量。

王隆飞介绍，近期已有两篇《自然》研究论文报道了噬菌体逃逸Gabija系统防御的结构与机制，Gabija免疫机制受到高度关注，但其抵抗噬菌体侵染的分子机制尚未阐释清楚。

上述研究采用单颗粒冷冻电镜和生物化学等技术手段，首次捕捉到GajA核酸酶与DNA结合的激活状态和与ATP结合的抑制状态，从分子层面完整地阐释了Gabija系统的工作机制。

Gabija系统在细胞正常生理状态下被ATP抑制，在细菌受到噬菌体侵染后，由于噬菌体的快速复制消耗大量ATP，让GajA不再受到ATP抑制。GajA四聚体两端的Toprim结构域向两边打开以方便DNA的结合，DNA在切割位点附近发生弯曲，以便于GajA的切割。带切口的DNA又可以激活GajB的ATP水解活性，两种酶活性巧妙配合最终导致细菌死亡和噬菌体感染的流产。

因此，Gabija系统可能是以代谢物的耗竭作为危险信号，是一种独特的原核生物免疫系统。

王隆飞说，该研究加深了人们对自然免疫系统的理解，为探索代谢物作为免疫防御的潜在危险信号提供新的研究方向。