文章信息
文章題目：Cyclic dinucleotide-induced filamentous assembly of phospholipases governs broad CBASS immunity
期刊：Cell
發(fā)表時間：2025年5月8日
主要內容：北京理工大學高昂團隊與中國科學院生物物理所高璞團隊合作，在 Cell 雜志發(fā)表了題為 Cyclic dinucleotide-induced filamentous assembly of phospholipases governs broad CBASS immunity 的研究論文，揭示了 CBASS 系統(tǒng)磷脂酶類效應蛋白在響應環(huán)狀寡核苷酸分子后，自組裝形成超分子纖維結構，進而降解細菌內膜完成細胞殺傷的分子機制。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了細菌免疫應答的多樣性，也為開發(fā)新型抗病毒策略和可控細胞裂解工具提供了理論依據(jù)。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00457-X
使用TransGen產品：
Trans10 Chemically Competent Cell (CD101)
研究背景
在億萬年的進化博弈中，細菌與噬菌體持續(xù)處于攻擊-防御-反擊的狀態(tài)。為抵御噬菌體入侵，細菌演化出一套被稱為"原核免疫系統(tǒng)"的精妙防御機制，其中基于環(huán)狀寡核苷酸的抗噬菌體信號系統(tǒng)（CBASS）備受關注。該系統(tǒng)在感知噬菌體感染后，通過合成環(huán)狀寡核苷酸第二信使分子實現(xiàn)信號級聯(lián)放大，進而激活下游效應蛋白，觸發(fā)細菌提前死亡以阻斷噬菌體復制擴散。作為廣泛分布于超過 10% 細菌和古菌中的多樣化防御體系，CBASS 與高等生物的 cGAS-STING 免疫通路具有顯著進化同源性。然而，CBASS 系統(tǒng)中最早被發(fā)現(xiàn)、分布最廣的磷脂酶類效應蛋白，其被激活并發(fā)揮細胞殺傷功能的分子機制仍不明確，是該領域長期未解決的問題。
文章概述
研究團隊發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌來源的 CBASS 磷脂酶類效應蛋白 CapE 在未被激活的靜息狀態(tài)下以二聚體形式存在，其底物通道處于封閉狀態(tài)，該效應蛋白對環(huán)狀寡核苷酸信號分子 Cua 具有極高親和力。進一步實驗發(fā)現(xiàn)，向 CapE 溶液中加入 cUA 后，蛋白從溶液狀態(tài)轉變?yōu)槟z態(tài)。冷凍電鏡結構分析表明，cUA 的結合觸發(fā) CapE 發(fā)生關鍵構象變化，CapE 二聚體以“頭尾相接”的線性堆疊自組裝形成纖維狀超分子復合物，促使底物通道開放、催化位點暴露，從而激活磷脂酶類效應蛋白活性并引發(fā)細胞膜裂解。通過定點突變、脂質體模擬及冷凍電鏡斷層掃描等實驗，研究者驗證了 CapE 在識別信號分子、自組裝和催化過程中的關鍵功能位點，CapE 在響應 cUA 后能夠通過自組裝介導膜裂解，并觀察到噬菌體感染時細菌內 CapE 纖維結構的形成。值得注意的是，霍亂弧菌同源蛋白 CapV （CapE同源蛋白）在結合 3′3′-cGAMP 后也呈現(xiàn)類似纖維組裝現(xiàn)象，提示超分子自組裝介導細胞殺傷可能是 CBASS 磷脂酶類效應蛋白的保守機制。有趣的是，該機制與真核生物 cGAS-STING 通路中多聚化激活模式高度相似，揭示盡管細菌通過直接裂解阻斷病毒傳播，而真核細胞發(fā)展出精細免疫應答，但兩者核心分子邏輯在進化上具有同源性，暗示數(shù)十億年前基因“分家”后仍保留著共同的防御策略框架。
CBASS磷脂酶類效應蛋白的抗噬菌體免疫機制
該研究系統(tǒng)性地揭示了 CBASS 系統(tǒng)磷脂酶類效應蛋白響應環(huán)狀寡核苷酸信號分子后的自組裝及細胞殺傷機制，為深刻理解細菌抗病毒系統(tǒng)的作用模式提供了關鍵信息，并為基于該系統(tǒng)的分子生物學工具的開發(fā)提供了重要基礎。
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使用Trans10 Chemically Competent Cell (CD101) 產品發(fā)表的部分文章：
? Wang J G, Li Z, Lang H, et al. Cyclic-dinucleotide-induced filamentous assembly of phospholipases governs broad CBASS immunity [J]. Cell, 2025.(IF 45.5)
? Yuan T, Yang J, Xu D, et al. UBL7 is indispensable for spermiogenesis through protecting critical factors from excessive degradation by proteasomes[J]. Nature Communications, 2025.(IF 14.7)
? Huang J, Zhang X, Nie X, et al. Assembly and activation of EBV latent membrane protein 1[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Yao H, Song Y, Chen Y, et al. Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus[J]. Cell, 2020.(IF 45.5)
? Luo X, Wang X, Gao Y, et al. Molecular mechanism of RNA recognition by zinc-finger antiviral protein[J]. Cell reports, 2020.(IF 7.5)
