像人類一樣，細(xì)菌有各種免疫系統(tǒng)來抵御病毒等病原體。這些免疫系統(tǒng)通常降解病原體的DNA，使其無害。在瓦赫寧根大學(xué)和研究機構(gòu)生物化學(xué)實驗室的助理教授Daan Swarts的研究小組中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種全新的免疫系統(tǒng)，它利用另一種機制來中和入侵者。該研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)雜志《細(xì)胞》上。

在科學(xué)雜志《細(xì)胞》上發(fā)表的一篇文章中，Daan Swarts研究小組的博士生Bel Koopal描述了這場軍備競賽中的一種新防御機制?？茖W(xué)家們證明，一種新型的細(xì)菌"Argonaute蛋白"，在檢測到入侵的DNA后，故意分解所有具有雄辯名稱的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的分子。

短原核生物Argonaute/TIR-APAZ（SPARTA）系統(tǒng)的機制、功能和應(yīng)用示意圖。

Argonaute蛋白出現(xiàn)在植物和人類等多細(xì)胞生物中，但也出現(xiàn)在細(xì)菌等單細(xì)胞生物中。這些Argonautes被編程為一小段"引導(dǎo)RNA"或"引導(dǎo)DNA"，以尋找具有相同序列的入侵RNA或DNA。在大多數(shù)情況下，入侵者會被切割成更小的、無害的碎片，從而被摧毀。盡管斯瓦特研究中的Argonaute蛋白也使用了引導(dǎo)RNA，但它通過一種根本不同的方法進(jìn)行防御：在檢測到入侵的DNA后，它通過分解NAD+完全關(guān)閉了細(xì)胞。

NAD+分子在細(xì)胞的新陳代謝中具有關(guān)鍵功能，并保持眾所周知的引擎運轉(zhuǎn)，使細(xì)胞繼續(xù)存在。"沒有NAD+，細(xì)胞最終會死亡，"斯瓦特解釋說。"這聽起來可能是矛盾的，但這正是要發(fā)生的事情。通過讓受感染的細(xì)胞死亡，入侵者不能繁殖或傳播到鄰近的細(xì)菌。細(xì)菌細(xì)胞被'犧牲'了，以拯救其他健康的細(xì)胞。"

在不同種類的細(xì)菌中都發(fā)現(xiàn)了這種免疫系統(tǒng)。斯瓦特對這些單細(xì)胞生物體擁有如此復(fù)雜的防御機制并不感到驚訝。"人們常常低估了細(xì)菌的能力，"他說。"不管細(xì)菌有多小，它們的免疫系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)化了數(shù)百萬年，變得越來越先進(jìn)。它們必須如此，因為病毒往往也非常復(fù)雜。在未來，我們也許能夠利用這種基因工具檢測人體中的疾病。"

Swarts、Koopal和他們的同事進(jìn)行這項研究主要是出于了解Argonaute蛋白機制的愿望。然而，斯瓦茨認(rèn)為，從長遠(yuǎn)來看，這些新的見解也將有實際應(yīng)用。例如，該研究小組證明了免疫系統(tǒng)可以被分離出來，隨后用一串選擇的引導(dǎo)RNA重新編程。由于NAD+降解可以很容易地被檢測到，Argonaute蛋白可以被用來識別命令中的特定DNA序列。"在未來，我們也許能夠利用這種基因工具檢測人體中的疾病，"Swarts展望道。"但我們還沒有到那一步。就目前而言，我們是被一種基本的好奇心所驅(qū)使。"