新研究揭示cGAMP信號保護(hù)細(xì)菌免受噬菌體感染

cGAS-STING途徑是動物中細(xì)胞自主性先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。cGAS蛋白（cyclic GMP–AMP synthase, 環(huán)狀GMP-AMP合酶）是細(xì)胞質(zhì)病毒DNA的傳感蛋白，一旦在細(xì)胞質(zhì)中檢測到病毒DNA，就會產(chǎn)生結(jié)合STING蛋白并激活免疫反應(yīng)的環(huán)狀GMP-AMP（cGAMP）信號分子。

在細(xì)菌中也檢測到了cGAMP產(chǎn)生，在霍亂弧菌（Vibrio cholerae）中已發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的cGAMP激活降解細(xì)菌內(nèi)膜的磷脂酶，但是它的生物學(xué)作用仍然是未知的。

在一項新的研究中，來自以色列魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)cGAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是細(xì)菌中常見的一種抗噬菌體防御系統(tǒng)的一部分。這種抗噬菌體防御系統(tǒng)由一個四基因操縱子組成，這個操縱子編碼細(xì)菌cGAS、相關(guān)的磷脂酶以及兩個含有真核生物樣結(jié)構(gòu)域E1/E2和JAB的酶。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Cyclic GMP–AMP signalling protects bacteria against viral infection”。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)這個操縱子讓細(xì)菌能夠抵抗大量的噬菌體，即感染細(xì)菌的病毒。噬菌體感染觸發(fā)cGAMP產(chǎn)生，而這接著激活磷脂酶，從而在噬菌體完成增殖之前導(dǎo)致細(xì)菌膜完整性喪失和細(xì)菌細(xì)胞死亡。

這種抗噬菌體防御系統(tǒng)的不同版本出現(xiàn)了10%以上的原核生物基因組中，而且這些研究人員證實具有除磷脂酶以外的效應(yīng)因子變體也可保護(hù)細(xì)菌免受噬菌體感染。

由此可知，這些研究結(jié)果表明真核生物cGAS-STING抗病毒途徑在微生物抵抗噬菌體感染中具有古老的進(jìn)化根源。