Science | Jennifer Doudna 团队揭秘细菌抗病毒免疫创新机制：核酸酶 - 蛋白酶对的反复获取与保守激活

背景：细菌与古菌长期面临噬菌体感染压力，进化出CRISPR-Cas等多样化抗病毒免疫系统，但新获取基因在不同防御系统中是否遵循统一机制、能否形成“通用功能模块”是核心科学问题。研究目的：探究细菌抗病毒系统中反复出现的核酸酶-蛋白酶基因对的作用机制与进化规律。结论：研究发现Hachiman、AVAST等四类独立进化的细菌抗病毒系统均通过水平基因转移多次独立获取金属β-内酰胺酶型核酸酶与胰蛋白酶样蛋白酶基因对，并遵循“蛋白酶切割解除核酸酶门控抑制”的保守激活机制，需依赖病毒感染信号（如DNA感知、ATP水解）调控以避免自身免疫损伤；同时鉴定出全新的caspase-核酸酶（canu）防御系统，其激活模式与真核凋亡通路存在进化相似性。该研究揭示了细菌免疫的“模块化进化”规律，为理解免疫通路的跨系统功能拓展与精准调控提供了新范式。