Sci Adv：噬菌体的"借东风"，中山大学邓音乐团队发现劫持宿主2′,3′-cNMPs信号油门，把自己的DNA插进鲍曼不动杆菌基因组

核苷酸第二信使（NSMs）是一类细胞内信号分子，在原核生物和真核生物中广泛用于响应细胞外信号或环境线索。这些分子由核苷酸前体产生，并在细胞调控中发挥关键作用。已发现多种NSMs在细菌中控制生物功能，包括生物膜形成、运动性和毒力。

近期研究表明，双-（3′-5′）环二鸟苷酸（c-di-GMP）通过调节含聚脯氨酸蛋白质的翻译，从而控制鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的生理和毒力，该菌是一种常见的引起院内感染的病原体。此外，3′,5′-环腺苷酸（3′,5′-cAMP）和鸟苷五磷酸（(p)ppGpp）在调控鲍曼不动杆菌生理和毒力中的作用也已得到充分证实。

在NSMs中，2′,3′-环核苷酸单磷酸（2′,3′-cNMPs）已在植物、哺乳动物（包括人类）以及微生物中被鉴定。在植物中，2′,3′-环腺苷酸（2′,3′-cAMP）/2′,3′-环鸟苷酸（2′,3′-cGMP）由核苷酸结合富含亮氨酸重复序列免疫受体的Toll/白细胞介素-1受体（TIR）结构域生成，该结构域水解RNA/DNA，并由负调控因子NUDT7降解。

在哺乳动物中，2′,3′-cAMP可能通过核糖核酸酶（RNase）催化的RNA转磷酸化反应生成，并通过环核苷酸磷酸二酯酶降解为2′-AMP和3′-AMP。在大肠杆菌（Escherichia coli）中，2′,3′-cNMPs由RNase I催化的RNA降解产生，并可被含有HD结构域、DHH结构域和钙调磷酸酶样PDE结构域的磷酸二酯酶（PDEs）水解，例如tRNA-NT、YtqI和SpdA。

图1.2 ',3 ' -cNMPs在噬菌体DNA整合过程中的作用分析（摘自Science Advances ）

除代谢外，2′,3′-cNMPs的功能也已得到研究。研究表明，2′,3′-cAMP通过其在细胞外降解为腺苷，在哺乳动物中发挥保护器官免受损伤的作用。在植物中，2′,3′-cAMP促进应激颗粒的形成。

此外，2′,3′-cNMPs被认为参与调控细菌的生理和毒力。近年来，已有充分证据表明，NSMs与包括动物、植物和细菌在内的广泛生物体中的先天免疫应答相关，且据报道2′,3′-cAMP/cGMP参与植物免疫应答，因为2′,3′-cAMP/cGMP合成酶活性是TIR介导的细胞死亡所必需的。然而，目前尚不清楚2′,3′-cNMPs是否与细菌免疫相关。

在本研究中，作者发现鲍曼不动杆菌通过环腺苷酸受体蛋白A1S_1479（CRPAb）产生并利用2′,3′-cNMPs来控制其生物功能和毒力。对2′,3′-cNMPs的感知增强了CRPAb与其靶基因启动子的结合亲和力。

值得注意的是，作者发现噬菌体感染增加了细胞内2′,3′-cNMPs的水平，并利用这些信号调控原噬菌体蛋白A1S_1154的表达，最终增强了噬菌体DNA整合。

综上所述，作者的研究结果揭示了2′,3′-cNMPs在控制细菌生理和致病性以及介导噬菌体DNA整合过程中的双重功能。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec7770