奇奇怪怪: 武大華科攜手發Nature，這次有關Gabija！

昨晚，一篇來自武漢大學的

Nature（《自然》）論文上線

從微觀視角揭開Gabija免疫系統

神秘面紗的一角

這篇文章來自哪個團隊？

僅由兩個基因組成的免疫系統

如何免於各類烈性噬菌體的「迫害」？

這項研究又有著怎樣的意義？

跟上珞珞商家。

一起來解開謎題吧！

北京時間2024年3月13日凌晨，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，題為「Structures and activation mechanism of the Gabija anti-phage system」。

Gabija系統是自然已知豐度第三，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研究論文報告了噬菌體逃逸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。

本研究採用單顆粒冷凍電子顯微鏡和生物化學等技術手段，首次捕捉了GajA核酸酶與DNA結合的活化狀態和與ATP結合的抑制狀態，從分子層面完整的闡釋了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在切割位點附近彎曲，以便於GajA的切割。帶切口的DNA又可以活化GajB的ATP水解活性，兩種酵素活性巧妙配合最終導致細菌死亡和噬菌體感染的流產。因此，Gabija系統可能是以代謝物的耗竭作為危險訊號，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訊號提供了新的研究方向。

武漢大學藥學院王隆飛教授和華中科技大學生命學院朱斌教授為此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台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畫計畫、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。

由左至右：袁舞柳、李靜、王隆飛、王之明、肖軍

武漢大學藥學院王隆飛教授研究小組長期致力於免疫系統訊號傳導方向的研究，在Nature（2024，2023）、Science、Molecular Cell、 PNAS等國際高影響力期刊發表多篇研究論文，課題組長期招募生物化學、結構生物學和免疫方向的博士後，歡迎具有相關研究背景的博士科研人員加入。