地球上没有任何生物能够免受威胁，包括细菌。一类被称为噬菌体(Phage)的掠食性病毒是细菌最可怕的敌人之一，它们会入侵到细菌内部中进行复制，最终导致细菌裂解。而细菌也已经进化出一系列策略来对抗噬菌体的入侵，但它们如何在第一时间发现这些入侵者，一直是一个谜。

　　近日，洛克菲勒大学的 Luciano Marraffini 团队在 Nature 期刊发表了题为：Bacterial cGAS senses a viral RNA to initiate immunity 的研究论文。

　　细菌通过CBASS系统来防御病毒(噬菌体)感染，但一直以来还不清楚噬菌体究竟是如何触发了细菌启动CBASS免疫反应。这项研究证明了噬菌体在感染细菌时产生的一种名为cabRNA的结构化RNA是CBASS免疫反应的触发器。这项研究揭示了先天抗病毒防御途径激活的保守机制，这一发现也有助于应对抗生素耐药性的威胁。

　　一些核心免疫功能在各个生命类型中共享，从哺乳动物、植物和真菌等真核生物到细菌和古菌等原核生物。这些免疫反应一定是在生命存在的早期就已经进化出来了，例如病毒感应机制，它依赖于一种被称为环化酶的专用酶，在动物中，它被称为cGAS(环状GMP-AMP合成酶)，而在细菌中的cGAS样环化酶是CBASS免疫反应的核心成分，它们两者都是在过去十年才发现的。

　　CBASS环化酶被认为是cGAS的远古祖先，而它们之间也有一些区别。在感染的动物中，cGAS在细胞质中检测病毒DNA，因为正常情况下DNA只存在细胞核中，细胞中中出现了DNA就说明了有问题。

　　但是，细菌没有细胞核结构，因此，它们必须采取其他方法。如果细菌的CBASS系统仅对DNA存在就产生反应，必然导致严重的自身免疫，对自身产生攻击。CBASS环化酶看起来很像cGAS，因此，研究人员推测它们一定在感应着什么，但究竟是什么，一只手个谜。

　　为了找到这个问题的答案，研究团队将注意力集中在了施氏葡萄球菌中的CBASS系统上，这种细菌通常存在于狗、猫和其他动物的口腔中，在极少数情况下也会传播给人类。

　　Luciano Marraffini 是CRISPR系统的先驱，而CRISPR正是细菌对抗噬菌体的免疫系统。他的实验室在多年的研究中积累了许多葡萄球菌和葡萄球菌噬菌体，他们对此进行了筛选。他们发现，这些噬菌体在感染期间产生了某种物质，从而触发了葡萄球菌CBASS系统的激活。接下来，他们仔细检测了这些葡萄球菌或噬菌体产生的各种分子，包括DNA、RNA和蛋白质。检测结果显示，只有噬菌体感染过程中产生的RNA才能触发细菌的免疫反应。

　　因此，与动物细胞中的cGAS感知出现在细胞质中的DNA这一机制不同，CBASS则是感知特定的RNA结构。他们将这种噬菌体产生的从末端酶亚基基因转录的发夹状RNA命名为——cabRNA(CBASS-activating bacteriophage RNA)。cabRNA结合到环化酶表面，触发cGAMP信使分子的产生，进而激活CBASS免疫反应。

　　与人类的病毒防御系统运作类似的是，在检测到病毒DNA后，人体的cGAS也会触发cGAMP的产生，诱导免疫系统产生I型干扰素，人类的这种抗病毒信号通路被称为——cGAS-STING。

　　这项研究还带来了一些值得进一步探索的重要问题——噬菌体是如何产生cabRNA的，为什么会产生cabRNA，它的作用又是什么?

　　(来源：生物世界)

　　原文出处：Banh DV, Roberts CG, Morales-Amador A, Berryhill BA, Chaudhry W, Levin BR, Brady SF, Marraffini LA. Bacterial cGAS senses a viral RNA to initiate immunity. Nature. 2023 Nov;623(7989):1001-1008. doi: 10.1038/s41586-023-06743-9. Epub 2023 Nov 15. Erratum in: Nature. 2023 Dec 5;: PMID: 37968393; PMCID: PMC10686824.

　　链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37968393/