流产感染系统通过响应噬菌体攻击而触发自我毁灭来保护细菌。大多数已知系统依赖于稳定的环状核苷酸，其积累至化学计量水平以激活效应蛋白；而孔明（Kom）系统则利用毒性代谢物脱氧肌苷三磷酸（dITP）作为其信号分子。

2026年2月3日，新加坡国立大学骆敏、南洋理工大学吴宾及华中农业大学韩文元共同通讯在Molecular Cell 在线发表题为“Filament-mediated repurposing of toxic dITP for immunity in the Kongming system”的研究论文。该研究证明大肠杆菌KomB-KomC（KomBC）复合物形成预组装的丝状结构，该结构在dITP结合诱导协同变构激活之前保持非活性状态。KomB是核苷酸水解酶HAM1的同源蛋白，其催化活性已丧失，但进化出一个对dITP具有高亲和力且能抵抗水解的结合位点。

有趣的是，亚化学计量的dITP结合足以激活相邻的KomC NAD酶结构域，后者沿丝状结构协同传递激活信号。这种基于丝状结构的架构使得系统能够响应低丰度、短寿命的代谢物，实现超灵敏的长程变构信号传导。作者的研究结果揭示了一种超灵敏的免疫策略，该策略将毒性副产物转化为稳健的抗病毒触发信号，从而拓展了已知的细菌防御策略库。

另外，福建师范大学欧阳松应团队联合厦门大学夏宁邵院士团队，在著名学术期刊Molecular Cell 上发表了题为“Filament-driven activation of the Kongming antiviral system by deoxyinosine triphosphate”的论文。该研究主要是利用冷冻电镜技术，揭示了细菌孔明系统的组装与激活机理，进而发挥抗噬菌体功能的分子机制。

所有生命领域的先天免疫系统都依赖于分子信使来感知感染并启动防御反应。在细菌中，多种抗噬菌体系统，包括基于环状寡核苷酸的抗噬菌体信号系统（CBASS）、抗噬菌体嘧啶环化酶系统（Pycsar）、Thoeris系统以及CRISPR相关复合物，利用小分子信号或核苷酸来激活下游效应器，从而执行流产感染或细胞死亡反应。这些系统中的许多都采用环状核苷酸第二信使，例如环状寡核苷酸或环鸟苷酸-腺苷酸（cGAMP），其化学稳定性使其能够积累到足以激活效应器的水平。感染发生时，这些稳定的信使结合并诱导效应蛋白寡聚化，例如在CBASS、Pycsar、Thoeris系统以及CRISPR抗噬菌体系统中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）水解酶或膜孔形成复合物，从而启动抗病毒反应。这种“信号诱导组装”策略体现了一种广泛的信号传导原理，即信使积累先于效应器激活，这在细菌和真核生物的先天免疫通路中均有体现。

最近发现的孔明（Kongming, Kom）系统则背离了这一范式。它不使用稳定的环状核苷酸，而是利用脱氧肌苷三磷酸（dITP）——一种在噬菌体感染期间由KomA介导的脱氧腺苷三磷酸（dATP）脱氨作用产生的细胞毒性核苷酸。dITP通常会被持家酶（如HAM1、MutT和NUDT16）迅速水解，因此在正常情况下不太可能作为信号分子。然而，在孔明系统中，dITP作为一种瞬时免疫触发器，被KomB-KomC（KomBC）效应器复合物内的KomB亚基感知但未被降解。该复合物通过Sir2型酶KomC催化NAD⁺水解，其中Sir2结构域被广泛用于多种抗噬菌体系统。这就引出了一个核心问题：免疫效应器如何能够利用一种寿命短、丰度低且可能有害的信号分子实现稳健的激活？

模式机理图（图片源自Molecular Cell ）

据作者所知，尽管Kom是首个被实验证实使用dITP作为信号分子的免疫系统，但其内在逻辑可能反映了一种更广泛的生物学策略，而非罕见的特例。对超过1000个同源基因座的系统发育分析表明，Kom样结构在细菌中广泛存在。这些基因座分布于多种细菌门，包括假单胞菌门、芽孢杆菌门和放线菌门，并且常位于防御岛、质粒或前噬菌体中，这些是移动性和功能性免疫系统的基因组特征。这种广泛的分布表明，将dITP等细胞毒性代谢物重新用于免疫信号传导并非偶然的奇特性状，而是一种保守的进化策略，其机制基础仍知之甚少。

在本研究中，作者以Kom系统为模型，探讨细菌免疫效应器如何能被通常由清洁酶维持在极低胞内浓度的代谢物敏感且选择性地激活。通过使用冷冻电镜、诱变和功能分析，作者发现KomBC甚至在缺乏dITP的情况下就已预组装成螺旋状细丝：这是一种准备就绪但无活性的结构，在配体结合时发生变构重排，而非从头成核。当dITP结合后，KomB发生局部构象变化，从而变构激活相邻的KomC NADase结构域。这种激活随后通过保守的层间接触在细丝中协同传播。因此，即使亚化学计量水平的dITP也能触发KomBC完全激活，从而实现不可逆的NAD⁺耗竭和流产感染，而无需广泛的信号占据。总之，作者的研究结果揭示了一种超敏免疫策略，并阐明了进化创新如何能将降解酶重新用作免疫效应器。

原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(26)00069-9