Molecular Cell｜深圳先进院联合揭示2′,3′-cGAMP驱动细胞膜“一分为二”的抗噬菌体免疫机制- 大数跨境

Molecular Cell｜深圳先进院联合揭示2′,3′-cGAMP驱动细胞膜“一分为二”的抗噬菌体免疫机制

中国科学院深圳先进院

2026-11-08

11月5日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所王崇元研究员团队与南方科技大学医学院贾宁副教授团队合作，在国际学术期刊Molecular Cell发表题为“Bacterial 2′,3′-cGAMP signaling induces membrane splitting in antiphage CBASS immunity”的研究论文。研究以苏云金芽孢杆菌I型CBASS系统CdnB-Cap14为对象，系统揭示了细菌利用2′,3′-cGAMP信号驱动细胞膜纵向“一分为二”、诱导感染细胞死亡以抵御噬菌体入侵的全新免疫机制，并阐明了噬菌体通过截留2′,3′-cGAMP实现免疫逃逸的反防御策略。

研究发现，噬菌体感染后，其DNA及伴随的核苷酸变化共同解除CdnB的自抑制状态，促使CdnB以ATP和GTP为底物合成2′,3′-cGAMP。该信号分子进一步结合效应蛋白Cap14，驱动其形成拉链状高阶纤维结构，并促使跨膜区发生大幅重排，将原本连续的细菌脂质双层分割为两个独立双层，破坏细胞膜完整性，使受感染细胞死亡并阻止子代噬菌体释放，从而保护周围菌群。

研究进一步发现，T4噬菌体编码的Acb2蛋白可直接结合并“扣押”2′,3′-cGAMP，降低游离信号分子水平，从而阻断Cap14激活和下游免疫信号传递，实现对CBASS系统的免疫逃逸。该机制不同于通过酶促降解信号分子的传统反防御方式，揭示了噬菌体利用“信号海绵”策略对抗细菌免疫的新模式。

该研究揭示了一种区别于膜打孔、磷脂水解或核酸降解的全新抗噬菌体效应方式，建立了从“噬菌体DNA感知-2′,3′-cGAMP合成-Cap14聚合-细胞膜分裂”到噬菌体反防御的完整分子机制。同时，研究发现去除自抑制结构域的CdnB可持续合成2′,3′-cGAMP，为理解细菌CBASS系统与哺乳动物cGAS-STING天然免疫通路的进化关联，以及开发新型免疫调控工具提供了重要理论基础。

CdnB-Cap14 抗噬菌体防御的工作模型

南方科技大学医学院博士生李卓霖、深圳先进院助理研究员陈万标为论文共同第一作者；南方科技大学贾宁副教授、深圳先进院王崇元研究员及南方科技大学张峻涛研究助理教授为共同通讯作者。南方科技大学为论文第一单位，深圳先进院为第二单位。该研究获国家自然科学基金、深圳市自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助，南方科技大学冷冻电镜中心提供了技术支持。