科学家在细菌中发现了全新的免疫系统

导读：在我们身体深处，一场持续的军备竞赛正在发生。

在我们身体深处，一场持续的军备竞赛正在发生。一方面，病毒和细菌不断寻找新的方法来渗透我们的细胞，而另一方面，我们的身体不断想出更好的防御机制来消除这些病原体。这就是疾病和健康通常保持平衡的方式。细菌和它们的致病"入侵者"：病毒和质粒之间也进行着同样的军备竞赛。

像人类一样，细菌有各种免疫系统来抵御病毒等病原体。这些免疫系统通常降解病原体的DNA，使其无害。在瓦赫宁根大学和研究机构生物化学实验室的助理教授Daan Swarts的研究小组中，已经发现了一种全新的免疫系统，它利用另一种机制来中和入侵者。该研究结果发表在科学杂志《细胞》上。

在科学杂志《细胞》上发表的一篇文章中，Daan Swarts研究小组的博士生Bel Koopal描述了这场军备竞赛中的一种新防御机制。科学家们证明，一种新型的细菌"Argonaute蛋白"，在检测到入侵的DNA后，故意分解所有具有雄辩名称的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的分子。

短原核生物Argonaute/TIR-APAZ（SPARTA）系统的机制、功能和应用示意图。

Argonaute蛋白出现在植物和人类等多细胞生物中，但也出现在细菌等单细胞生物中。这些Argonautes被编程为一小段"引导RNA"或"引导DNA"，以寻找具有相同序列的入侵RNA或DNA。在大多数情况下，入侵者会被切割成更小的、无害的碎片，从而被摧毁。尽管斯瓦特研究中的Argonaute蛋白也使用了引导RNA，但它通过一种根本不同的方法进行防御：在检测到入侵的DNA后，它通过分解NAD+完全关闭了细胞。

NAD+分子在细胞的新陈代谢中具有关键功能，并保持众所周知的引擎运转，使细胞继续存在。"没有NAD+，细胞最终会死亡，"斯瓦特解释说。"这听起来可能是矛盾的，但这正是要发生的事情。通过让受感染的细胞死亡，入侵者不能繁殖或传播到邻近的细菌。细菌细胞被'牺牲'了，以拯救其他健康的细胞。"

在不同种类的细菌中都发现了这种免疫系统。斯瓦特对这些单细胞生物体拥有如此复杂的防御机制并不感到惊讶。"人们常常低估了细菌的能力，"他说。"不管细菌有多小，它们的免疫系统已经进化了数百万年，变得越来越先进。它们必须如此，因为病毒往往也非常复杂。在未来，我们也许能够利用这种基因工具检测人体中的疾病。"

Swarts、Koopal和他们的同事进行这项研究主要是出于了解Argonaute蛋白机制的愿望。然而，斯瓦茨认为，从长远来看，这些新的见解也将有实际应用。例如，该研究小组证明了免疫系统可以被分离出来，随后用一串选择的引导RNA重新编程。由于NAD+降解可以很容易地被检测到，Argonaute蛋白可以被用来识别命令中的特定DNA序列。"在未来，我们也许能够利用这种基因工具检测人体中的疾病，"Swarts展望道。"但我们还没有到那一步。就目前而言，我们是被一种基本的好奇心所驱使。"