文章信息

文章题目：Cyclic dinucleotide-induced filamentous assembly of phospholipases governs broad CBASS immunity

期刊：Cell

发表时间：2025年5月8日

主要内容：北京理工大学高昂团队与中国科学院生物物理所高璞团队合作，在 Cell 杂志发表了题为 Cyclic dinucleotide-induced filamentous assembly of phospholipases governs broad CBASS immunity 的研究论文，揭示了 CBASS 系统磷脂酶类效应蛋白在响应环状寡核苷酸分子后，自组装形成超分子纤维结构，进而降解细菌内膜完成细胞杀伤的分子机制。这一发现不仅拓展了细菌免疫应答的多样性，也为开发新型抗病毒策略和可控细胞裂解工具提供了理论依据。

原文链接：https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00457-X

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研究背景

在亿万年的进化博弈中，细菌与噬菌体持续处于攻击-防御-反击的状态。为抵御噬菌体入侵，细菌演化出一套被称为"原核免疫系统"的精妙防御机制，其中基于环状寡核苷酸的抗噬菌体信号系统（CBASS）备受关注。该系统在感知噬菌体感染后，通过合成环状寡核苷酸第二信使分子实现信号级联放大，进而激活下游效应蛋白，触发细菌提前死亡以阻断噬菌体复制扩散。作为广泛分布于超过 10% 细菌和古菌中的多样化防御体系，CBASS 与高等生物的 cGAS-STING 免疫通路具有显著进化同源性。然而，CBASS 系统中最早被发现、分布最广的磷脂酶类效应蛋白，其被激活并发挥细胞杀伤功能的分子机制仍不明确，是该领域长期未解决的问题。

文章概述

研究团队发现，大肠杆菌来源的 CBASS 磷脂酶类效应蛋白 CapE 在未被激活的静息状态下以二聚体形式存在，其底物通道处于封闭状态，该效应蛋白对环状寡核苷酸信号分子 Cua 具有极高亲和力。进一步实验发现，向 CapE 溶液中加入 cUA 后，蛋白从溶液状态转变为凝胶态。冷冻电镜结构分析表明，cUA 的结合触发 CapE 发生关键构象变化，CapE 二聚体以“头尾相接”的线性堆叠自组装形成纤维状超分子复合物，促使底物通道开放、催化位点暴露，从而激活磷脂酶类效应蛋白活性并引发细胞膜裂解。通过定点突变、脂质体模拟及冷冻电镜断层扫描等实验，研究者验证了 CapE 在识别信号分子、自组装和催化过程中的关键功能位点，CapE 在响应 cUA 后能够通过自组装介导膜裂解，并观察到噬菌体感染时细菌内 CapE 纤维结构的形成。值得注意的是，霍乱弧菌同源蛋白 CapV （CapE同源蛋白）在结合 3′3′-cGAMP 后也呈现类似纤维组装现象，提示超分子自组装介导细胞杀伤可能是 CBASS 磷脂酶类效应蛋白的保守机制。有趣的是，该机制与真核生物 cGAS-STING 通路中多聚化激活模式高度相似，揭示尽管细菌通过直接裂解阻断病毒传播，而真核细胞发展出精细免疫应答，但两者核心分子逻辑在进化上具有同源性，暗示数十亿年前基因“分家”后仍保留着共同的防御策略框架。

CBASS磷脂酶类效应蛋白的抗噬菌体免疫机制

该研究系统性地揭示了 CBASS 系统磷脂酶类效应蛋白响应环状寡核苷酸信号分子后的自组装及细胞杀伤机制，为深刻理解细菌抗病毒系统的作用模式提供了关键信息，并为基于该系统的分子生物学工具的开发提供了重要基础。

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使用Trans10 Chemically Competent Cell (CD101) 产品发表的部分文章：

• Wang J G, Li Z, Lang H, et al. Cyclic-dinucleotide-induced filamentous assembly of phospholipases governs broad CBASS immunity [J]. Cell, 2025.(IF 45.5)

• Yuan T, Yang J, Xu D, et al. UBL7 is indispensable for spermiogenesis through protecting critical factors from excessive degradation by proteasomes[J]. Nature Communications, 2025.(IF 14.7)

• Huang J, Zhang X, Nie X, et al. Assembly and activation of EBV latent membrane protein 1[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)

• Yao H, Song Y, Chen Y, et al. Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus[J]. Cell, 2020.(IF 45.5)

• Luo X, Wang X, Gao Y, et al. Molecular mechanism of RNA recognition by zinc-finger antiviral protein[J]. Cell reports, 2020.(IF 7.5)