細菌免疫系統是原核生物中廣泛存在的防御體系，能夠通過識別并清除入侵的噬菌體等外源遺傳元件而保護細菌。長期以來，科學家已知天然免疫系統通過蛋白酶級聯反應來安全地激活毒性效應分子，這一機制在真核生物的細胞凋亡中尤為典型。而在細菌中，是否也存在類似策略，一直是未解之謎。
日前，陳美容/肖易倍/齊煉文團隊在研究中鑒定出一個廣泛存在的胰蛋白酶-MBL模塊，其保守存在于多種細菌免疫系統，用于防御噬菌體感染。聚焦于Hachiman-胰蛋白酶-MBL系統，研究發現胰蛋白酶活性受到ATP的抑制，而MBL是一種自身抑制的DNA酶，其催化位點被兩個插入環所阻塞。在感染時，Hamchiman感知外源DNA并水解ATP，從而激活相關的胰蛋白酶樣結構域，該結構域特異性切割MBL插入環中絲氨酸殘基之后的位置，解除抑制作用。激活后的MBL無差別地切碎細菌和噬菌體基因組，產生無核酸的“幽靈細胞”，從而引發受感染細菌的“流產感染”，以此阻斷噬菌體的復制與傳播。最后，通過冷凍電鏡技術我們解析了該免疫系統激活的分子機制。
該工作闡明了一種廣泛分布的免疫機制，其中核酸酶的蛋白水解激活能夠實現對噬菌體的強效免疫，同時多層調控機制防止自身毒性，從而拓展了受調控蛋白水解所支配的免疫過程譜系。
該研究成果近日以“The anti-phage mechanism of a widespread trypsin-MBL defense module”為題發表在Nature Chemical Biology。我校藥學院2021級碩士生黃平平、2023級碩士生劉靜賢、2024級博士生郭麗潔、2024級碩士生沈凌波，以及華僑大學醫學院徐冬旸副教授為該論文的共同第一作者。藥學院陳美容教授、肖易倍教授，中藥學院齊煉文教授，以及復旦大學噬菌體研究所吳楠楠副研究員為該論文的通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家自然科學基金創新研究群體項目、江蘇省高校自然科學研究項目、中央高校基本科研業務費專項資金等項目的支持。
全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-026-02252-8
蛋白酶-核酸酶偶聯細菌免疫機制圖
（供稿單位：藥學院，撰寫人：劉華，審稿人：劉帆）
