新研究揭示cGAMP信號保護細菌免受噬菌體感染

cGAS-STING途徑是動物中細胞自主性先天免疫系統的重要組成部分。cGAS蛋白（cyclic GMP–AMP synthase, 環狀GMP-AMP合酶）是細胞質病毒DNA的傳感蛋白，一旦在細胞質中檢測到病毒DNA，就會產生結合STING蛋白并激活免疫反應的環狀GMP-AMP（cGAMP）信號分子。

在細菌中也檢測到了cGAMP產生，在霍亂弧菌（Vibrio cholerae）中已發現所產生的cGAMP激活降解細菌內膜的磷脂酶，但是它的生物學作用仍然是未知的。

在一項新的研究中，來自以色列魏茨曼科學研究所的研究人員發現cGAMP信號轉導是細菌中常見的一種抗噬菌體防御系統的一部分。這種抗噬菌體防御系統由一個四基因操縱子組成，這個操縱子編碼細菌cGAS、相關的磷脂酶以及兩個含有真核生物樣結構域E1/E2和JAB的酶。相關研究結果近期發表在Nature期刊上，論文標題為“Cyclic GMP–AMP signalling protects bacteria against viral infection”。

這些研究人員發現這個操縱子讓細菌能夠抵抗大量的噬菌體，即感染細菌的病毒。噬菌體感染觸發cGAMP產生，而這接著激活磷脂酶，從而在噬菌體完成增殖之前導致細菌膜完整性喪失和細菌細胞死亡。

這種抗噬菌體防御系統的不同版本出現了10%以上的原核生物基因組中，而且這些研究人員證實具有除磷脂酶以外的效應因子變體也可保護細菌免受噬菌體感染。

由此可知，這些研究結果表明真核生物cGAS-STING抗病毒途徑在微生物抵抗噬菌體感染中具有古老的進化根源。