研究揭示細菌逆轉錄酶介導新型免疫機制

　　近日，中國科學院武漢病毒研究所團隊，揭示了新型細菌抗病毒防御系統DRT4的工作機制。研究發現，在遭遇噬菌體入侵時，帶有DRT4防御系統的細菌通過“自殺式防御”策略，犧牲被感染個體以保全群體。這一防御系統的啟動“鑰匙”來自于病毒自身編碼的一種核酸結合蛋白。

　　研究團隊綜合運用生物化學、生物物理學及微生物學等多種研究手段，從分子層面解析了DRT4系統的防御機制。團隊發現，該機制具有獨特的“無模板”DNA合成能力，盡管DRT4被定義為原核生物逆轉錄酶家族，但其具有不依賴模板合成隨機序列的單鏈DNA的酶活性。這一非典型聚合酶活性是其執行防御功能的核心基礎。同時，DRT4上高度保守的酪氨酸殘基（Tyr125）作為DNA合成的起始位點，揭示了其利用蛋白作為引物合成單鏈DNA的機制。

　　研究發現，病毒蛋白為系統“觸發器”，T5噬菌體編碼的單鏈DNA 3‘末端結合蛋白ORF55，是激活防御的“扳機”。在未感染狀態下，細菌體內的3‘—5‘核酸外切酶，會持續降解DRT4合成的單鏈DNA，防止其對自身造成損害。一旦噬菌體入侵，其ORF55蛋白會結合到單鏈DNA產物的末端，保護其免于降解。團隊進一步發現，被ORF55保護的單鏈DNA在細胞內大量累積，最終產生毒性效應，導致被感染細菌死亡，實現與入侵噬菌體的“同歸于盡”。

　　該研究從分子層面闡釋了DRT4這一單基因抗病毒系統的作用機制，拓展了學界對細菌逆轉錄酶功能多樣性的認知，為理解細菌與噬菌體之間復雜的協同進化關系提供了新視角。同時，DRT4存在于腦膜炎奈瑟菌和幽門螺桿菌等多種致病菌中，通過靶向激活病原菌內部的DRT4通路，有望誘導其“自殺”，從而開發出針對耐藥性細菌感染的新抗菌策略，為應對全球日益嚴峻的抗生素耐藥性挑戰提供新的解決方案。

　　相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。