细菌对病毒感染保持警惕，并已进化出大量的防御系统来保护自己。在一项新的研究中，来自澳大利亚格里菲斯大学和昆士兰大学等研究机构的研究人员发现一种保护细菌免受病毒侵害的新分子，而且这种分子与细菌感染植物有关。相关研究结果于2022年9月1日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Cyclic ADP ribose isomers: Production, chemical structures, and immune signaling”。

论文共同通讯作者、格里菲斯大学糖组学研究所的Thomas Ve博士说，“研究这些防御系统在过去导致了强大的分子工具，这些工具有一天可能被用于新的疾病治疗。”

这项新研究的目的是研究细菌中的酶，这类酶裂解一种广泛存在的称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide, NAD）的核苷酸并产生新的信号分子，比如环状ADP核糖（cyclic ADP ribose, cADPR）异构体。cADPR异构体是由细菌和植物TIR（Toll/interleukin-1 receptor）结构域通过NAD+水解产生的信号分子。

(资料图片仅供参考)

这些作者发现v-cADPR（2′cADPR）和v2-cADPR（3′cADPR）异构体通过ADPR中核糖部分之间的O-糖苷键形成而环化。产生2′cADPR的TIR结构域显示了导致活性组装体产生的构象变化，这与Toll样受体衔接蛋白TIR结构域的构象变化相似。基因突变揭示了一个保守的色氨酸对这种环化至关重要。他们发现，3′cADPR是来自细菌抗噬菌体防御系统（称为Thoeris）的ThsA效应蛋白的激活剂，当由效应蛋白HopAM1产生时是植物免疫的抑制剂。总之，他们的研究结果揭示了cADPR异构体产生的分子基础，并确立了细菌中的3′cADPR是一种抗病毒和抑制植物免疫的信号分子。

环状ADP核糖分子的化学结构式，图片来自Wikipedia。

Ve博士说，“这些信号分子参与了一种名为Thoeris的病毒防御系统。令人惊讶的是，我们的研究显示，这些分子中的一种称为3"cADPR的分子不仅是Thoeris防御系统的激活剂，而且还与植物中免疫系统遭受抑制有关。”

这些作者使用了一套结构生物学技术，如核磁共振、低温电子显微镜和X射线晶体学，以揭示这些信号分子的化学结构以及它们如何产生和发挥作用。

Ve博士说，“我们能够构建三维结构图，说明它们是如何产生的，以及它们如何激活Thoeris防御系统。”

格里菲斯大学糖组学研究所所长Mark von Itzstein教授说，这项基础研究为复杂的生物学带来了实质性的新见解。

von Itzstein教授说，“这项新研究为一个复杂的生物过程提供了原子级的细节。这些研究结果开辟了新的研究领域，可能会产生重大的生物学影响。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Mohammad K. Manik et al. Cyclic ADP ribose isomers: Production, chemical structures, and immune signaling. Science, 2022, doi:10.1126/science.adc8969.