Cell子刊：南方科技大学贾宁团队揭示DRT2抗噬菌体防御系统的激活与效应机制

发布时间：2026-09-07来源：iNature

原核2型防御相关逆转录酶（DRT2）系统通过催化非编码RNA（ncRNA）的滚环逆转录并产生抑制细菌生长的毒性Neo蛋白来介导抗病毒防御。然而，DRT2激活和效应功能的机制尚不清楚。

2026年9月2日，南方科技大学贾宁团队在

Cell Host & Microbe（IF=23.2）

在线发表题为

Dual sensing activates antiviral reverse transcriptase for membrane targeting

的研究论文。

该研究发现噬菌体SSB/ SSAP或NrdAB介导的dGTP升高激活DRT2通过滚环逆转录合成重复neo基因。产生的Neo蛋白使细菌细胞膜去极化并诱导细胞死亡，而DRT2 ncRNA模板可以被重新编程用于用户定义的DNA合成。

DRTs高度多样，根据系统发育分析可分为九个不同类型（DRT1–9），表明其抗噬菌体防御机制多样。DRT2系统通过一种免疫机制保护宿主免受噬菌体侵害，该机制涉及非编码RNA（ncRNA）的滚环逆转录——在到达模板末端后不断跳回模板起点以产生多联体cDNA（ccDNA）。

这一过程产生一个新的、几乎无终止的开放阅读框（neo）基因，编码一种毒性Neo蛋白。

Neo的表达诱导宿主细胞生长停滞，从而限制噬菌体增殖。DRT2在非结合状态及与脱氧核苷三磷酸（dNTPs）形成的延伸复合物中的冷冻电镜（cryo-EM）结构揭示了该系统重复合成neo基因的分子基础。

然而，噬菌体如何激活DRT2系统以及Neo蛋白如何触发细胞死亡的机制仍不清楚。

机理模式图（图源自

Cell Host & Microbe

）

在此，研究人员鉴定了两种不同的激活机制：直接结合噬菌体编码的单链DNA结合蛋白（SSB或SSAP），以及检测噬菌体编码的核糖核苷酸还原酶NrdAB诱导的细胞内dGTP水平升高。激活后，产生的Neo蛋白直接靶向细菌细胞膜，诱导膜去极化和生长停滞。

DRT2-ncRNA复合物在停滞状态和dGTP结合活性状态下的冷冻电镜（cryo-EM）结构为滚环ccDNA合成和模板跳跃提供了机制性见解。此外，这些已鉴定的激活机制使携带工程化ncRNA模板的DRT2系统能够在体内大规模产生用户自定义的双链DNA（dsDNA）模板，凸显了其在生物技术应用中的潜力。

该工作揭示了细菌通过多重感染信号激活非常规逆转录，并在感染状态下将非编码RNA转化为新的蛋白编码信息，进而产生毒素蛋白、破坏细胞膜以执行抗病毒功能的免疫新机制，同时为开发可编程DNA合成工具提供了新的思路。

参考消息：https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00326-4

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