“终于有一天

我们亲眼看到了那段

特异性断裂的DNA

对团队来说

那是最激动人心的一刻

因为那是我们第一次见到

自然界最强大的守护神之一

‘Gabija女神’的真面容！”

近日，我校生命学院朱斌教授团队

联合武汉大学王隆飞教授团队

在国际著名学术期刊《自然》

发表合作研究论文

揭示Gabija免疫系统防御机制

对这一课题，团队“一见钟情”

Gabija免疫是自然界已知丰度第三、仅次于限制修饰系统和CRISPR系统的原核生物免疫系统，仅由GajA和GajB两个基因组成，却可以高效免疫各类烈性噬菌体的侵染，是自然界最广谱高效且精简的免疫系统之一。

自2016年开始独立研究起，我校生命学院朱斌教授就决心将他多年的核酸酶研究经验投入到经典分子生物学的“遗珠”——原核生物免疫系统中去。2018年，生物信息学分析发现了上千种潜在原核生物免疫系统，但其元件的酶学功能及抗病毒机制均未知。在这些神秘系统中，朱斌与课题组博士后成锐对以守护女神命名的Gabija系统“一见钟情”。2018年起，团队针对这一问题从零开始探究。

朱斌教授（左一）与课题组成员在实验中

基于长期的核酸酶研究基础，朱斌课题组在国际上首次揭示了Gabija系统的分子机制。2021年，团队发现GajA是一个受NTP浓度负调控的DNA缺刻酶，噬菌体侵入后高强度的转录降低了细菌细胞内NTP浓度，使GajA活性得以激活，对噬菌体和细菌自身DNA进行切割。2023年，团队发现GajB是一个受DNA末端激活的A/GTP水解酶，其激活信号是具有一定长度DNA的3’末端。GajA和GajB通过反应效果与激活信号的互补互相激活产生极联放大的正反馈循环，破坏细胞DNA同时清除重要代谢物A/GTP导致流产感染。该研究解析了Gabija复合物五种状态的冷冻电镜结构，阐明了ATP抑制、DNA结合与切割以及GajA和GajB相互作用的大量分子细节。

新发现就是科研的乐趣所在

论文共同第一作者、课题组博士后成锐表示，大家在研究中曾遇到过许多困难。在初次投稿的论文中，团队报道了一个GajA与DNA复合物的结构，但是结构分辨率较低，审稿人和编辑对这一结果提出了质疑。如何提高结构的分辨率？成员们反复尝试了多次电镜，但一直无法成功。“带着不抛弃不放弃的信念，我们团队经过大量摸索和尝试，才终于找到二者结合相对较强的实验条件，最终捕捉到了一个最好的状态，并获得了高分辨率的结构。”

不停地发现问题、解决问题，几乎是团队研究中的常态。面对未知领域，团队的每一步都十分艰辛。朱斌说：“面对这样一个全新的东西，我们只能根据其千丝万缕的线索，例如序列、位置、不同离子条件下的状态和对不同核酸造成的细微变化等等方面，结合过往的经验知识，去猜测、去试验。而核酸酶的功能千变万化，底物与配体选择的可能性则浩如烟海。”朱斌表示，对一个以往从未有人研究过的酶进行首次功能研究，很可能在历尽千辛万苦之后一无所获，但他认为，这是探索的困难之处，却也是最具吸引力之处。“能第一眼看见此前从未有人见过的酶功能，而且微观世界‘新大陆’上还有无数类似的新发现，这些正是科研的乐趣所在！”

朱斌教授课题组合影

我校朱斌教授与武汉大学王隆飞教授为论文共同通讯作者，武汉大学博士生李静、我校博士后成锐、武汉大学副研究员王之明为论文共同第一作者。武汉大学、华中科技大学分别为文章第一、第二完成单位。该研究受到国家自然科学基金原创探索项目及深圳市基础研究重点项目等经费支持。

我校朱斌教授团队长期专注于微生物核酸酶学基础研究，其团队以博物学思想为指导，从生物多样性取得灵感，坚持“求新”与“独创”，致力于从环境微生物这一分子水平的“新大陆”发现、采集与解析自然界新颖奇特的微生物核酸酶，根据酶功能特点揭示中心法则与原核生物免疫攻防的新机制并开发前沿生物技术工具酶。

潜心科研 勇攀高峰

为不断突破的科研人

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文章来源：华中科技大学官方微信公众号

编辑：杨楚帆