Page 23 - 《中国药科大学学报》2025年第4期

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 419

胞毒性反应以阻止噬菌体复制 。 修饰，从而调节 CD-NTase 活性。更进一步，Cap3
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膜孔蛋白类效应器，如 Cap15 是Ⅰ型 CBASS 还能去除 CD-NTase C 末端的甘氨酸残基，可能有
中的经典成员，可识别 3',3'-cGAMP、cUA 等信号分 助于终止共轭循环，防止免疫反应过度激活 。
[22]
子发生寡聚化并插入细胞膜，形成孔洞、破坏膜的 这一调控机制揭示了 CBASS 系统中存在类泛
完整性，导致细胞裂解，从而限制噬菌体繁殖 ，此 素的蛋白修饰通路，突破了 CBASS 仅为信号合成
[15]
类效应器结构常含 DUF4295 等保守结构域，与哺 平台的传统认知，展现其作为多层级、可调控免疫
乳动物气孔素（Gasdermin-like）家族功能相似，可能 模块的复杂性与精细性。同时，这种与真核泛素系
是细菌先天免疫中的重要演化节点。类似的激活 统相似的调控方式也表明，原核与真核在免疫信号
与结构转换机制也存在于 CBASS 系统中的磷脂酶 调节机制上具有深层的进化保守性，提示 cGAS-
类效应蛋白中，如 CapV 也能特异性结合这些环二 STING 通路的多个关键组分或可追溯至原核祖
核苷酸信号分子，被激活后发生构象变化，从二聚 先 。这种“泛素样”共轭修饰体系的发现，丰富了
[23]
体状态转变为活性丝状寡聚体来发挥功能，这种结 对原核生物中早期蛋白修饰机制的认知，为泛素系
构变化会暴露出其催化中心，进而使 CapV 行使磷 统的起源与演化提供了全新视角。
脂水解功能，特异性地降解细胞膜成分，导致膜结 多样化的效应器蛋白与辅助因子共同构建了
构瓦解和细胞内容物泄漏，最终诱发细胞裂解，从 CBASS 系统高度复杂的免疫网络，具备显著的灵活
而阻止噬菌体的复制和传播，实现细菌的抗病毒防 性与响应效率。该系统通过核酸降解、膜破坏等多
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御 。研究发现，CapV 与 CapE 是同源蛋白，它们 维度损伤机制，快速诱导感染细胞自毁，从源头切
在结合相应的环状寡核苷酸信号分子后，都能形成 断病毒复制通路，为细菌群体提供坚固而高效的集
纤维状结构来执行细胞杀伤功能，这可能是 CBASS 体免疫屏障。
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磷脂酶类效应蛋白的保守机制 。
+
除 此 之 外 ， 还 包 括 NAD 水 解 酶 类 效 应 器 ，
比如某些 CBASS 系统中含有 TIR（Toll/interleukin-1 Effector
receptor）结构域，该结构域被激活后能够降解细胞
内的 NAD ，导致代谢危机和细胞死亡 ；而一些 Effector
+
[18]
CBASS 系统还编码 ATP 核苷酸效应蛋白，Cap17
Cyclase Effector
被鉴定为一种 ATP 核苷酸酶，它在噬菌体感染期间
降解 ATP 和 dATP，阻止噬菌体的传播 。然而，
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还存在一些通过大规模筛选发现的 CBASS 系统中
的蛋白，目前功能尚不完全明确。

1.1.4 辅助蛋白与真核类泛素调控机制 部分 CBASS
操纵子还编码辅助效应蛋白，如Ⅱ型 CBASS 系统 图 1 CBASS （cyclic-oligonucleotide-based anti-phage signaling
system）作用机制
中的 Cap2 与 Cap3，分别为类真核泛素修饰机制中
的 E1-E2 融合蛋白与 JAB 类去泛素化酶，构成细菌 1.2 其他细菌核酸免疫系统
中一种“泛素样调控层”。 除 CBASS 系统外，细菌还进化出多种核酸免
Cap2 具有泛素转移酶样功能 [20] ，可识别并 疫机制，用以识别并清除外源遗传物质，构成多层
剪切 CD-NTase 的 C 端序列，暴露甘氨酸残基，进 次、互补的天然免疫网络。
而通过其自身保守的半胱氨酸与甘氨酸形成共价 CRISPR-Cas 系统作为细菌和古菌中广泛存在
连接。这一共轭修饰促进 CD-NTase 寡聚化及催化 的适应性免疫系统（原核生物特有的“获得性免
活性，从而增强与 cGAMP 合成并放大免疫信号 ； 疫”机制），其核心功能是通过“免疫记忆”实现对
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Cap3 作为 JAB 家族的去共轭酶，能够水解 CD- 入侵核酸的精准防御，其作用依赖于 Cas 酶对未甲
NTase 与底物之间的共价连接，逆转 Cap2 介导的 基化外源 DNA 的识别能力——通过甲基化修饰保