华中农业大学教授入选国家高层次人才支持计划、发表《Science》论文,祝贺!

在湖北省科协近期公示的2025年度湖北十大科技进展名单中，华中农业大学生命科学技术学院韩文元教授团队的《新型微生物免疫信号通路的发现与作用机制》成功入选。

韩文元教授团队在国际顶尖学术期刊《Science》发表了题为“Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria”的研究论文，不仅发现了一种全新的细菌抗噬菌体免疫机制，受“草船借箭”典故的启发，更将其形象地命名为“孔明系统”（Kongming）。这一发现巧妙地借用噬菌体自身的成分来激活免疫反应，为我们理解微观世界中微生物间的生存博弈开辟了全新的视角。

在生命科学的宏大叙事中，生物体内的信号传递一直被视为精密通信网络。自20世纪50年代以来，环状核苷酸（如cAMP、cGMP）长期占据着“关键信号兵”的地位，科学家们在代谢调节和免疫应答领域的多项诺贝尔奖级发现，都建立在这一经典理论体系之上。然而，韩文元教授团队的研究却打破了这一固有认知。他们发现，“孔明系统”并非依赖传统的环状核苷酸，而是通过独特的碱基修饰合成非典型核苷酸作为第二信使，这一突破性的发现挑战并拓展了免疫信号通路的经典理论。

通过深入的基因分析，研究团队锁定了一个由三个基因组成的操纵子，分别编码腺苷脱氨酶（KomA）、HAM1样非典型嘌呤NTP焦磷酸酶（KomB）以及含SIR2样结构域的蛋白（KomC）。这套系统的运作机制堪称微生物界的“孙子兵法”：当噬菌体入侵时，其携带的脱氧核苷酸激酶（DNK）本是为了自身复制，却意外成为了激活细菌免疫的“开关”。

细菌内的KomA蛋白巧妙地“挟持”了噬菌体的DNK，将其转化为一种特殊的信号分子脱氧肌苷三磷酸（dITP）。这一过程正如三国时期诸葛亮“草船借箭”的智谋，利用敌人的资源来武装自己。生成的dITP随即激活KomC蛋白，使其开始分解细胞内的关键物质NAD⁺。NAD⁺的耗竭导致细胞代谢网络崩溃，噬菌体因“能源枯竭”而无法继续复制，从而实现了细菌的自我牺牲式防御。

然而，进化是一场永无止境的军备竞赛。面对细菌的“绝地反击”，噬菌体也进化出了精妙的对抗策略。以T5噬菌体为例，它能分泌一种Dmp酶，精准地降解“孔明系统”启动所需的原料dAMP。原料一旦被切断，dITP信号分子便无法合成，孔明系统也就随之瘫痪。这种在核苷酸代谢维度上展开的攻防战，生动地揭示了微生物世界生存竞争的残酷与复杂。

“孔明系统”并非个例，研究显示它广泛存在于各类细菌中，且具有高度模块化的结构特征，核心的KomB-KomC复合体保持高度保守，而KomA则具有可变性。这暗示着自然界中可能还隐藏着更多未知的核苷酸信号系统。

这项研究不仅开创了非典型核苷酸信号传导这一全新领域，更为跨物种研究提供了创新范式。更令人兴奋的是，基于KomB-KomC复合体特异性识别dITP的特性，研究人员看到了巨大的医学应用潜力。未来，这一机制有望被开发成便携式的核苷酸检测工具，用于遗传代谢病（如ADA缺乏症）的诊断及抗癌药物疗效的监测，从而突破现有检测技术对大型仪器的依赖，为人类健康带来新的福音。