科学探索|科学家在细菌中发现了全新的免疫系统科学家在细菌中发现了全新的

【科学探索|科学家在细菌中发现了全新的免疫系统】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。

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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。

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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。"