Page 21 - 《中国药科大学学报》2025年第4期
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第  56 卷第  4 期     边雯婧，等：细菌核酸感应系统的分子多样性与进化机制：聚焦                   CBASS  天然免疫系统             417

               from  bacterial  "population  lysis"  to  "individual  inflammatory  activation"  in  higher  organisms.This  review
               systematically  synthesizes  the  functional  architecture  and  mechanisms  of  the  CBASS  system,  with  a  deep
               exploration of its evolutionary connections to the eukaryotic cGAS-STING pathway. The insights gained herein
               offer fresh perspectives for understanding the origin and evolution of the innate immune system, and for driving
               advancements in biotechnological research and development.
               Key words    CBASS system; cGAS-STING pathway; cyclic nucleotide; immune evolution

                    在复杂多变的生存环境中，细菌持续面临噬                         1    细菌核酸免疫

               菌体、质粒等外源核酸的入侵威胁。这些外源遗
                                                                1.1    CBASS  系统：以环状核苷酸为核心的先天免
               传物质不仅可能破坏细菌基因组的稳定性，甚至
                                                                疫新模式
               可导致细胞裂解和种群崩溃。为应对此类挑战，
                                                                     CBASS  系统的抗噬菌体功能是通过诱导“细
               细菌在长期进化过程中形成了多层次的免疫防御
                                                                胞自毁”实现，是细菌在与噬菌体“军备竞赛”中形
               网络。尽管“免疫”概念传统上用于描述真核生
                                                                成的重要防御机制。通过牺牲个体细胞来阻断病
               物，但细菌同样具备高效且多样化的免疫机制，能
                                                                毒扩散，在细菌群体免疫反应中发挥关键作用。该
               够特异性识别外源           DNA  或  RNA，并通过核酸剪
                                                                系统通常由多个功能模块组成，核心包括合成环状
               切、复制抑制或程序性细胞死亡等方式阻断其
                                                                寡核苷酸的合酶（CD-NTase）和响应信号的效应器
               传播。细菌的免疫机制既包括快速响应的“先天
                                                                蛋白。合酶如       CdnA、CdnB   等可生成多种环状信号
               性”识别机制，也具有通过遗传传递的“获得性免
                                                                分子（如    cGAMP、cUA、cAAA      等），在噬菌体感染
               疫”能力。这种特点使得细菌在面对外部威胁时                            时充当第二信使触发免疫响应。效应器蛋白则通
               可以迅速作出反应，并为后代提供免疫记忆。在众
                                                                过识别这些信号并执行程序性细胞死亡，如降解
               多细菌免疫系统中，除了广为人知的获得性免疫系                           DNA、破坏细胞膜、诱导细胞裂解等，从而切断病
               统如   CRISPR-Cas 以及   R-M（限制-修饰）等经典防              毒复制周期。部分         CBASS  系统还编码辅助调控蛋
               御机制外，细菌还拥有一系列机制多样的新兴先天                           白，以实现免疫反应的时空精确控制，避免误激活

               免疫系统，包括        CBASS、Zorya、Gabija、Shedu 等。       或自身损伤，值得注意的是，CBASS               系统在不同细
               这些系统能够感知噬菌体感染，并快速激活裂解、                           菌中的组成和结构高度多样，其效应器种类、合酶
               自毁、毒素释放等反应，构成了细菌防御病毒的                            家族及调控模块均存在显著差异。功能上，CBASS
               “先天免疫网络”。                                        与哺乳动物      cGAS-STING   通路在依赖环状核苷酸
                    CBASS  系统是一种广泛存在于细菌中的先天                     介导抗病毒信号方面高度相似，提示其在进化过程
               性抗病毒免疫机制，其核心特征是在噬菌体感染                            中可能具有共同起源，并在多种生命形式中演化出
               后，cGAS   样酶合成特定的环状二核苷酸（如                 3',3'-  趋同的抗病毒策略。

               cGAMP），作为第二信号分子激活多种下游效应器                         1.1.1 系统分类 Millman 等 对来自           38 000 余个
                                                                                          [2]
               蛋白，引发感染细胞的程序性死亡，从而阻止病毒                           微生物基因组进行系统分析，识别出超过                    5 000 套
               扩散。该机制在信号生成、传导及效应响应上均与                           CBASS 系统，发现其在操纵子结构、信号分子类型
               真核   cGAS-STING  通路有着高度相似性，二者可能                  及效应器功能方面具有显著多样性。研究据此
                                   [1]
               具有共同的进化起源 。CBASS              的发现不仅揭示            提出了    CBASS  系统的四大类型（Type Ⅰ–Ⅳ）分类
               了细菌对病毒入侵的高效应答策略，也为理解真核                           框架。
               天然免疫系统的演化提供了重要线索，凸显了细菌                                Type Ⅰ为最常见的类型，结构相对简单，通常

               在抗病毒防御中的复杂性与系统性。这一系统的                            由两个核心基因组成。其合酶                CdnA  合成  2'-5'/3'-
               发现和研究，不仅拓宽了我们对细菌免疫策略的理                           5' cGAMP，激活下游       CapV  类效应器（如磷脂酶、
               解，也为解析真核天然免疫的起源和发展提供了重                           DNA  酶或   RNA  酶等），介导细胞死亡。
               要线索。                                                  Type Ⅱ的合酶    DncV  含有叶酸结合结构域，能
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