（通讯员：陆雪玲）2021年4月22日,华中科技大学生命学院朱斌教授团队在国际权威期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)发表题为“A nucleotide-sensing endonuclease from the Gabija bacterial defense system”的研究论文。

论文链接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab277/6246397?guestAccessKey=952f9520-ce27-4868-b506-760e056433bc

亿万年来，自然界数量最大的两类微生物—细菌及其病毒（噬菌体）之间进行着一场规模巨大旷日持久的攻防战争，尽管悄无声息肉眼难见，这场战争却是维持生态平衡以及推动生物进化的重要力量。面对环境中数十倍于自身的噬菌体，细菌进化出了精彩纷呈的防御手段。由于大多数细菌防御的核心机制是特异性切割噬菌体DNA，解析清楚的相关机制可以被用于生物技术中特异性加工各种生物的DNA。最经典的例子是限制修饰系统和CRISPR/Cas系统的解析分别带来了基因工程和基因编辑的革命，均被授予诺贝尔奖。近期CRISPR系统带来的巨大影响引发了人们对其它未知细菌防御系统的关注。最近宏基因组生物信息学分析预测了大量潜在的未发掘防御系统，其中一个是存在于8.5%已测序细菌和古菌基因组之中的以立陶宛神话守护女神命名的Gabija防御系统，仅由GajA和GajB两个基因组成，转入这两个基因的大肠杆菌可以完全抵御烈性噬菌体T7的侵染。但这两个基因编码蛋白质的具体功能及其抗病毒机理无法推断。

朱斌教授课题组基于长期的核酸代谢酶研究基础对Gabija系统分子机制开展研究，发现GajA是一个序列特异性的DNA切刻酶，其利用一个通常水解ATP以增强内切酶活性的结构域感知环境的NTP及dNTP浓度，但NTP及dNTP并不增强相反却严重抑制GajA活性。GajA的功能揭示了Gabija防御系统的核心机制：细菌正常生长时GajA的切割DNA活性被细胞内高浓度NTP和dNTP完全抑制，不影响细菌生长。噬菌体侵入后高强度的转录和DNA复制活性大大降低了细胞内NTP和dNTP浓度，使GajA活性得以激活，而GajB可能帮助GajA激活，GajA对噬菌体和细菌自身DNA进行切割，使噬菌体复制失败侵染终止。与限制修饰系统和CRISPR系统相比，Gabija防御系统十分简洁高效。

华中科技大学生命学院博士后成锐为论文第一作者，华中科技大学为论文第一单位，华中科技大学生命学院教授朱斌为通讯作者。本研究受到国家自然科学基金及深圳市基础研究基金支持。