华中农业大学韩文元教授团队发现了一种以碱基修饰核苷酸为第二信使的细菌抗噬菌体系统，并将其命名为“孔明系统”，为理解微生物间的生存博弈开辟了新视角。该成果近日在国际学术期刊《科学》上发表。
基于核苷酸的第二信使在所有细胞生命中发挥着关键信号传递作用，包括对多种细胞内外刺激的响应、基本代谢适应的调节以及病原体的免疫应答等。
过去70余年的研究已建立了基于环（寡聚）核苷酸分子的经典信号传递网络。近年研究更系统揭示了环（寡聚）核苷酸在原核抗噬菌体防御中的信号传递功能，构建起“原核－真核共同起源”的第二信使理论体系。而此次研究发现的“孔明系统”，通过独特的碱基修饰合成非典型核苷酸作为第二信使，突破了这一经典理论体系。
研究团队通过生信分析，锁定了一个由三个蛋白组成的防御系统。当噬菌体入侵时，其携带的脱氧核苷酸激酶意外成为激活细菌免疫的“开关”，继而产生特殊的信号分子触发其中一种蛋白分解细胞内的生存必需物质，导致噬菌体因“能源枯竭”无法复制。令人称奇的是，该系统巧妙利用入侵者携带的酶完成防御，正如三国时期诸葛亮“草船借箭”的智谋，因此被命名为“孔明系统”。
研究显示，“孔明系统”广泛存在于各类细菌中，其模块化结构提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信号系统。该发现不仅为细菌免疫研究提供新方向，其特异性识别特性更具备医学应用潜力：未来或可开发便携式核苷酸检测工具，助力遗传代谢病诊断及抗癌药物疗效监测，突破现有检测技术依赖大型仪器的局限。
该研究首次揭示了非典型核苷酸作为细菌免疫信号分子发挥功能，突破了免疫信号通路的经典体系，不仅开创了非典型核苷酸信号传导这一全新研究领域，更为后续跨物种研究非典型核苷酸的生理功能提供了创新性的研究范式。