北京時間2024年3月12日，Nature（《自然》）以加速預覽形式在線發表了武漢大學藥學院、泰康生命醫學中心、武漢大學中南醫院王隆飛教授團隊關於Gabija免疫系統防禦機制的最新研究論文，該論文題為“Structures and activation mechanism of the Gabija anti-phage system”。

從左至右：袁舞柳、李靜、王隆飛、王之明、肖軍。學校供圖

　　Gabija系統是自然界已知豐度第三，僅次於限制修飾系統和CRISPR系統的原核生物免疫系統，僅由GajA和GajB兩個基因組成卻可以高效免疫各類烈性噬菌體的侵染，是自然界最廣譜高效且精簡的免疫系統之一。GajA蛋白是一種序列特異性的核酸內切酶，且活性可以被ATP抑制，GajB蛋白是一種解旋酶類似物，可以水解ATP提供能量。近期已有兩篇Nature研究論文報道了噬菌體逃逸Gabija系統防禦的結構與機制，Gabija免疫機制受到高度關注，但其抵抗噬菌體侵染的分子機制尚未闡釋清楚。

　　該研究採用單顆粒冷凍電鏡和生物化學等技術手段，首次捕捉到了GajA核酸酶與DNA結合的激活狀態和與ATP結合的抑制狀態，從分子層面完整闡釋了Gabija系統的工作機制。Gabija系統在細胞正常生理狀態下被ATP抑制，在細菌受到噬菌體侵染後，由於噬菌體的快速複製消耗大量ATP，使得GajA不再受到ATP抑制。GajA四聚體兩端的Toprim結構域向兩邊打開以方便DNA的結合，DNA在切割位點附近發生彎曲，以便於GajA的切割。帶切口的DNA又可以激活GajB的ATP水解活性，兩種酶活性巧妙配合最終導致細菌死亡和噬菌體感染的流産。因此，Gabija系統可能是以代謝物的耗竭作為危險信號，是一種獨特的原核生物免疫系統。該研究加深了人們對自然免疫系統的理解，為探索代謝物作為免疫防禦的潛在危險信號提供了新的研究方向。

　　據悉，王隆飛教授和華中科技大學生命學院朱斌教授為該論文的共同通訊作者，武漢大學藥學院博士生李靜、華中科技大學生命學院博士後成銳、武漢大學藥學院副研究員王之明為共同第一作者，武漢大學為文章第一完成單位。該研究得到了武漢大學科研公共服務條件平臺冷凍電鏡機組的大力支持，冷凍電鏡機組特聘高級工程師李丹陽和實驗員李香凝在數據收集工作中提供了重要協助。該研究受到國家重點研發計劃項目、武漢大學啟動經費、武漢大學泰康生命醫學中心科研經費和武漢大學大型儀器設備開放補貼的共同資助。（記者唐天琪 通訊員李靜）