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| 巧借“諸葛亮”趣說科研故事，巧借趣說華中農大教授發表重磅研究 | |
“折戟沉沙鐵未銷，科研科學自將磨洗認前朝。故事東風不與周郎便，華中銅雀春深鎖二喬。教授”湖北赤壁，發表三國古戰場，重磅因一場驚心動魄的研究大戰而聞名，也讓諸葛亮（字孔明）的新聞智謀被人們稱道至今。出人意料的諸葛亮是，這里竟與一項最新的巧借趣說科學進展產生關聯。 2月21日凌晨，科研科學Science（《科學》）發表了華中農業大學教授韓文元團隊的故事一項研究成果。該團隊首次揭示“孔明系統”細菌免疫防御機制。華中該機制“借用”噬菌體自身成分激活免疫反應的巧妙方式，為人們開啟了理解微生物與噬菌體間生存博弈的全新視角。 韓文元告訴《中國科學報》，這項新發現的機理與孔明先生的智慧如出一轍。給“孔明系統”命名時，他剛好在湖北赤壁，各種巧合湊在一塊，促成了后來的故事。 
2023年5月的一個清晨，華中農業大學博士生曾志鋒像往常一樣，一絲不茍地盯著生物信息學數據看。屏幕上一簇特殊的基因組序列引起了他的注意——這組位于細菌“防御島”（細菌免疫系統的基因聚集區）附近的基因簇，由三個基因構成——腺苷脫氨酶、HAM1樣非典型嘌呤NTP焦磷酸酶和含SIR2樣結構域的蛋白。“它們中誰長得最好看，我們一眼就能看出來。”曾志鋒介紹，真核生物（如人類）中，上述三個基因的同源蛋白分別承擔著核苷酸代謝、疾病控制和延緩衰老等功能，但它們在細菌中竟以“成簇”形式出現，且緊鄰防御系統。這讓他突然聯想到：“它們或許能組成一套全新的抗噬菌體武器。”長期的研究，讓團隊成員練就了敏銳的科研“慧眼”。曾志鋒當時就預感到，只要把這個“特殊的基因簇”的機制解析清楚，一定會是一個有意思的發現。帶著這種興奮，曾志鋒敲開了導師韓文元的辦公室。彼時，團隊剛完成一項細菌免疫領域的重大突破，正要尋找新方向。曾志鋒向韓文元闡述了這個新穎且前人還沒有涉足的研究方向，后者給出肯定答復：“覺得有趣就去做，興趣是最好的老師。”
韓文元（右一）帶領團隊開展實驗。張金光/攝 從2023年5月啟動研究，到2024年9月向Science送審，僅用了一年多時間，秘訣何在？韓文元認為關鍵是興趣和熱愛。他告訴《中國科學報》：“科研不是一件‘苦大仇深’的事情，而是一件充滿探索未知樂趣的事情。興趣和熱愛是最大的動力。”在團隊成員的眼中，韓文元堪稱科研“勞模”。一年365天，幾乎每天都能見到他。他甚至在大年初一下午就回到實驗室繼續工作，只因為“放心不下”。導師對科研的熱愛，感染了團隊成員。當團隊將基因簇合成后，嚴謹的實驗驗證工作也開始了。他們選用近百種噬菌體測試該系統的生理功能。在實驗過程中，一些重要實驗儀器需要預約。為了使用儀器，團隊成員有時需要等到凌晨兩點，接到通知后便立刻趕去測試樣品。2023年10月的一個下午，團隊迎來“ 關鍵時刻”——經過數百次嘗試，他們發現非典型核苷酸dITP竟是激活KomB-KomC蛋白復合物的“鑰匙”。“那一刻，感覺東風來了，所有線索瞬間貫通。”他們說。這項突破讓團隊備受鼓舞。隨后，大家 齊心協力，經過大量的體內實驗及體外生化實驗，最終驗證了該系統在大腸桿菌體內確實能夠產生激活KomBC的“第二信使”dITP。看到這樣的重要進展，韓文元有些慶幸自己當年的選擇。他在丹麥哥本哈根大學做博士后時，就被同組的、來自華中農業大學的一些學生所打動，“他們尤其專注、執著和勤奮”。韓文元當時就期望回國后能帶著這樣的學生，一起攻克科學難題。因此，當有機會到華中農業大學任教時，他一點都沒有猶豫。“這個系統像是孔明先生用的‘草船借箭’的計謀。”談及命名，曾志鋒頗為滿意。故事要從一個“巧合”說起。論文發表前夕，Science審稿人提議為這一新發現起一個“有特色的名字”。彼時，韓文元正從長沙返回武漢途中，途經赤壁古戰場。窗外，江風拂面，三國烽煙仿佛昨日——諸葛亮以草船智取曹軍十萬箭矢，以敵之資，破敵之謀。這與他和團隊發現的免疫機制不謀而合：當噬菌體（病毒）入侵時，其攜帶的脫氧核苷酸激酶（DNK）竟被細菌“征用”，協同KomA將普通核苷酸dAMP轉化為信號分子dITP。后者激活KomB-KomC復合體，降解細胞內煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），通過“能源枯竭”戰術殺死被感染細胞，阻斷噬菌體傳播。“噬菌體帶著‘箭’（DNK）來攻城，細菌卻借箭阻止其傳播，這不是‘草船借箭’是什么？”曾志鋒說。受到這一特征的啟發，研究團隊以“草船借箭”故事中足智多謀的軍事家孔明來為其命名，寓意著該系統像諸葛亮一樣，巧妙利用噬菌體的成分完成免疫信號通路。更絕的是，噬菌體也非“坐以待斃”——以T5噬菌體為例，它可以“料敵機先”躲過攻擊，其分泌的Dmp酶可精準降解dAMP，切斷dITP合成路徑，上演“反截糧草”的戲碼。隨后“孔明系統”還會通過模塊化重組實現快速進化。在細菌免疫的微觀戰場上，一場場攻防轉換的“兵家之戰”不斷上演。“孔明系統”的發現，不僅填補了細菌免疫理論的空白，更蘊含很大的應用潛力。專家介紹，目前人體核苷酸異常檢測依賴昂貴的大型儀器，而“孔明系統”對dITP的特異性識別，有望開發出便攜式檢測工具，助力遺傳代謝病（如ADA缺乏癥）診斷及抗癌藥物療效監測。“微生物世界的‘兵法’或許能改寫人類醫療史。當科學理性遇上文化靈感，當千年智謀照進分子戰場，‘孔明系統’便成了那場決定科研成敗的‘東風’。”韓文元表示。論文鏈接： https://doi.org/10.1126/science.ads6055 特別聲明：本文轉載僅僅是出于傳播信息的需要，并不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站注明的“來源”，并自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯系轉載稿費等事宜，請與我們接洽。 | 
