Cell子刊：肠道噬菌体隐藏“免疫开关”，马迎飞团队揭示全新抗CRISPR蛋白家族
来源：iNature 2026-03-23 15:50
该研究成功从人类肠道噬菌体中，发现了一大批能够抑制II型CRISPR系统的Acr，并揭示了一类全新的、结构高度相似却机制多样的抗CRISPR蛋白家族—GutAcraca
噬菌体编码不同的抗CRISPR (Acr)蛋白来对抗细菌CRISPR-Cas系统。然而，肠道噬菌体Acrs的特性仍然很差。
2026年3月18日，中国科学院深圳先进技术研究院马迎飞团队在Cell Host & Microbe（IF=18.7）在线发表题为Discovery of human gut phage-encoded anti-CRISPR proteins unveils diverse mechanisms for phages to evade type II CRISPR immunity的研究论文。
该研究成功从人类肠道噬菌体中，发现了一大批能够抑制II型CRISPR系统的Acr，并揭示了一类全新的、结构高度相似却机制多样的抗CRISPR蛋白家族—GutAcraca，为理解肠道微生物互作机制以及开发新型基因编辑调控工具提供了新的视角。
人类肠道微生物组构成了一个动态的生态系统，其中细菌和噬菌体参与了一场共同进化的军备竞赛，这对维持肠道微生物稳态至关重要。人类肠道病毒组由不同的噬菌体群体主导，通过捕食、溶源和水平基因转移深刻地塑造了微生物群落。
细菌通过各种策略对抗噬菌体威胁，包括适应性免疫系统，特别是CRISPR-Cas。这些系统通过间隔序列靶向噬菌体基因组。作为回应，噬菌体进化出了抗CRISPR (Acr)蛋白来中和这些细菌防御。
值得注意的是，人类肠道细菌拥有异常多样的CRISPR-Cas系统，具有广泛针对常驻噬菌体基因组的间隔序列，表明了强烈的捕食者-猎物动态。特别是，在人类肠道中，温和噬菌体占优势，并经常整合到细菌基因组中，有利于溶源性并驱动对噬菌体编码的Acr蛋白的强烈选择。
虽然Acr在各种环境生态系统中已得到充分表征，肠道独特的生态系统，由无与伦比的微生物复杂性、非常多样的细菌-噬菌体相互作用和温和的噬菌体优势所定义，仍然是Acr发现的未探索前沿。
机理模式图（图源自Cell Host & Microbe ）
该研究鉴定了651个噬菌体编码的阳性Acr候选物，其靶向II型CRISPR系统，该系统在人类肠道中占主导地位。其中，通过质粒干扰试验验证了Acr的子集，噬斑试验证实了36种Acr候选物的CRISPR-Cas抑制活性。五种Acr的机理特征，包括针对亚型II-B系统的Acr(AcrIIB-1)，揭示了不同的抑制策略。
值得注意的是，213个阳性Acr候选物，此处命名为GutAcraca，通过采用相似的折叠显示出结构趋同，并显示出双重功能:转录调节以支持其产生和抑制CRISPR-Cas系统。这些GutAcraca广泛分布于微生物物种中(在26%的物种中检测到)。该工作揭示了人类肠道中噬菌体编码的Acrs的广泛多样性，并强调了它们作为生物技术工具的潜力。
中国科学院深圳先进技术研究院助理研究员袁盛建、博士生朱衡及已出站博士后于梦浩为该论文共同第一作者。中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、微生物组学研究中心马迎飞研究员为该论文通讯作者。联培博士生贾汇真、研究实习员彭仕文为参与作者，对本项工作做出重要贡献。
参考消息：https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00085-5
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