我院余雅梅/陳強團隊在Nature Communications發文 破解細菌免疫系統新機制

近日，我院生物治療全國重點實驗室陳強/余雅梅團隊聯合唐冬梅團隊在Nature Communications（IF: 14.7）在線發表了題為“A toxin-antitoxin system provides phage defense via DNA damage and repair”的論文。該研究詳細闡述了一種名為ShosTA的TA系統通過DNA損傷與修復來抵御噬菌體侵襲的分子機制。這一發現為理解細菌與噬菌體的“軍備競賽”提供了全新視角，并可能為抗感染治療提供新策略。

盡管毒素-抗毒素（Toxin-Antitoxin，TA）系統在細菌基因組中普遍存在，但其功能究竟是“定時炸彈”還是“免死金牌”，一直存在爭議。研究團隊利用X-ray晶體衍射、代謝物質譜分析、體外酶活性實驗、體內抗噬菌體實驗、活細胞成像等多種技術，首次在分子層面描繪出ShosTA系統通過毒素、抗毒素兩種蛋白協同防御噬菌體感染的分子機制。

研究團隊利用多種技術揭示ShosTA系統的工作機制

在ShosTA系統中，ShosT毒性蛋白具有磷酸核糖基轉移酶和焦磷酸酶雙重活性，擾亂嘌呤代謝，造成DNA復制損傷，導致細胞絲化并最終死亡。同時，ShosA抗毒素蛋白與DNA結合，并招募其他蛋白質促進DNA重組修復損傷，以對抗ShosT的毒性。噬菌體Gp0.7蛋白可以抑制宿主的轉錄和翻譯，噬菌體入侵后，Gp0.7抑制了ShosT和ShosA蛋白的合成，由于ShosA自身的不穩定性造成其蛋白水平迅速下降，從而釋放了ShosT的毒性，造成被噬菌體感染的細胞的死亡，阻斷噬菌體復制，保護周圍健康的細菌不被噬菌體感染。

ShosTA系統抵御噬菌體侵染的分子機制示意圖

生物治療全國重點實驗室余雅梅副研究員、陳強研究員以及唐冬梅副研究員為共同通訊作者，博士研究生蒲歡為第一作者。該研究也得到了生物治療全國重點實驗室戴倫治教授和仝愛平教授的大力幫助。我院為該論文唯一完成單位。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58540-9