北京时间2025年2月21日，国际学术期刊《科学》杂志发表了华中农业大学韩文元教授团队题为“Base-modified nucleotides mediate immune signaling in bacteria(碱基修饰核苷酸介导细菌免疫信号通路)”的研究成果。该成果揭示了一种以碱基修饰核苷酸为第二信使的细菌抗噬菌体(病毒)免疫信号通路，称之为“孔明系统”(Kongming)，该机制通过“借用”噬菌体自身成分激活免疫反应，为理解微生物间的生存博弈开辟了新视角。
在微观世界里，细菌与病毒之间每天都在上演着攻防大战。生物体内的信号传递如同精密的通信网络，而核苷酸分子长期被认为是关键的“信号兵”。自1950年代发现环状核苷酸(如cAMP、cGMP)以来，科学家已解析了其在代谢调节、免疫应答中的核心作用，相关研究多次获得诺贝尔奖。不同于环状核苷酸的免疫作用，非典型核苷酸在过去普通被认为不发挥任何生理作用。然而，研究团队通过基因分析，锁定了一个由KomA(孔明A)、KomB(孔明B)、KomC(孔明C)三个蛋白组成的防御系统。当噬菌体入侵时，其携带的脱氧核苷酸激酶(DNK)意外成为激活细菌免疫的“开关”：KomA与DNK协作，将核苷酸(dAMP)转化为特殊信号分子dITP。这种分子能触发KomC蛋白分解细胞内的关键物质NAD⁺，导致噬菌体因“能源枯竭”无法复制。令人称奇的是，该系统巧妙利用入侵者携带的酶完成防御，正如三国时期诸葛亮“草船借箭”的智谋，因此被命名为“孔明系统”。这种碱基修饰核苷酸的信号传导模式突破了环状核苷酸作为信号分子的经典理论体系，首次证实非典型核苷酸同样具有免疫调控功能。
研究显示，“孔明系统”广泛存在于各类细菌中，其模块化结构(核心KomB-KomC搭配可变KomA)提示自然界可能存在更多未知的核苷酸信号系统。该发现不仅为细菌免疫研究提供新方向，其特异性识别dITP的特性更具备医学应用潜力：未来或可开发便携式核苷酸检测工具，助力遗传代谢病(如ADA缺乏症)诊断及抗癌药物疗效监测，突破现有检测技术依赖大型仪器的局限。
(总台记者 鄢艳 高重)