综述:核苷酸池调控在人类、细菌和植物免疫中的作用

【字体: 时间:2025年07月30日 来源:Nature Reviews Immunology

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  这篇综述系统阐释了从细菌到人类保守的免疫机制中核苷酸池(nucleotide pool)修饰的核心作用:通过消耗病毒复制必需分子、生成免疫信号分子(如cGAS-STING通路中的cGAMP)及合成毒性核苷类似物(如ddhCTP)三重策略抵御病毒感染,同时揭示了病毒对抗这些机制的进化博弈。

  

Abstract
细胞自主先天免疫系统(cell-autonomous innate immunity)作为抵御病毒感染的第一道防线,其核心策略在进化上可追溯至细菌抵抗噬菌体的古老机制。最新研究表明,对游离核苷酸池的精准调控是这些跨物种保守免疫机制的关键所在。

核苷酸饥饿:断敌粮草的免疫策略
免疫系统通过多种酶类(如SAMHD1降解dNTP、Viperin抑制CTP合成酶)主动消耗游离核苷酸,制造病毒复制所需的"原料荒"。细菌CBASS系统产生的cyclic核苷酸信号分子(如3'3'-cGAMP)不仅能激活宿主防御,还可直接抑制噬菌体DNA聚合酶活性。

化学修饰:打造免疫"信号弹"
脊椎动物cGAS催化合成的2'3'-cGAMP作为第二信使激活STING通路,而细菌CD-NTase家族能将ATP/CTP等修饰为异构体核苷酸(如3'3'-cGAMP)。这些经过"分子改造"的核苷酸在物种间甚至表现出跨界信号传递功能。

致命伪装:核苷类似物的暗杀行动
免疫系统还能合成"特洛伊木马"——如人IFI16诱导产生的ddhCTP可整合至病毒DNA导致链终止,与HIV治疗药物AZT作用机制异曲同工。植物抗病毒蛋白RSH家族则通过产生异常核苷酸(p4A)干扰病毒RNA合成。

病毒的反击与进化博弈
为应对核苷酸免疫,病毒进化出多种对抗策略:噬菌体编码的抗限制性内切酶(如T4的Arn蛋白)、冠状病毒nsp15劫持宿主尿苷化通路、疱疹病毒UL36去泛素化酶破坏核苷酸代谢调控网络。这种"军备竞赛"驱动了免疫分子结构的快速进化。

核苷酸免疫的进化逻辑
以核苷酸为免疫媒介具有三重优势:①作为生命基本单元难以被病原体完全规避;②化学修饰多样性可产生物种特异性信号;③代谢通路保守性使防御机制能快速跨物种传播。这解释了为何从古菌到哺乳类都保留着基于核苷酸的免疫"语法"。

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