从简单的细菌到复杂的人类，生命在漫长的进化过程中发展出了多种精妙的免疫机制来对抗病毒入侵。2025年02月25日，四川大学生物治疗全国重点实验室的余雅梅/陈强团队在著名期刊《Molecular Cell》上发表了一项突破性研究，题为“DUF4297 and HerA form abortosome to mediate bacterial immunity against phage infection” 。该研究揭示了一种新型细菌防御系统——“海力布”系统，它通过“自我牺牲”的方式，高效抵御噬菌体（细菌病毒）的感染。

“海力布”系统：细菌的“自我牺牲”防御术

“海力布”系统由两个关键蛋白组成：DUF4297和HerA。DUF4297是一种核酸酶，能够切割DNA；HerA则是一种ATP酶，能够通过水解ATP提供能量。当噬菌体入侵细菌时，DUF4297和HerA的表达会被激活，它们会迅速组装成一个巨大的复合物，无差别地降解细菌和噬菌体的DNA。这种“同归于尽”的策略，能够在噬菌体完成复制之前杀死被感染的细菌，从而阻止病毒进一步传播，保护细菌群体。这种防御机制被称为“流产感染”（abortive infection）。

研究团队将这一系统命名为“海力布”，灵感来源于中国民间故事中的英雄猎人海力布。海力布为了拯救村民，不惜牺牲自己变成石头。正如海力布的自我牺牲精神，这种细菌防御系统也通过“牺牲小我，保全大我”的方式，保护整个细菌群体免受病毒侵害。

流产小体：细菌的“免疫卫士”

通过冷冻电镜技术，研究团队发现，12个DUF4297分子和6个HerA分子会组装成一个巨大的复合物，并将其命名为“流产小体”（abortosome）。有趣的是，流产小体的结构与动物免疫系统中的凋亡小体、炎症小体，以及植物的抗性小体非常相似。这表明，从细菌到高等生物，免疫系统在进化上可能有着共同的起源。

流产小体的工作机制类似于一台高效的“DNA绞肉机”：噬菌体的DNA通过电荷吸引被装载到HerA六聚体的底部，HerA利用ATP水解提供的能量，将DNA运输到顶部的DUF4297十二聚体，随后DUF4297的核酸酶活性将DNA彻底降解。这一过程不仅高效，而且精准，确保了噬菌体无法逃脱被消灭的命运。

从细菌到人类：免疫机制的进化启示

这项研究不仅揭示了“海力布”系统抵抗噬菌体感染的分子机制，还为理解高等生物的免疫系统提供了新的线索。流产小体诱导的细胞死亡过程，与真核生物（如动物和植物）的“程序性细胞死亡”非常相似。这表明，细菌的免疫机制可能与高等生物的免疫系统有着共同的进化起源。

余雅梅/陈强团队的这一发现，为细菌抗噬菌体机制的研究提供了一个全新的范例，同时也为开发新型抗病毒策略提供了理论依据。未来，基于“海力布”系统的原理，科学家或许能够设计出新型抗菌或抗病毒工具，为应对抗生素耐药性和病毒感染的挑战提供新思路。

研究团队与贡献

值得一提的是，这篇论文是余雅梅/陈强团队2023年发表的“哪吒”系统（Mol Cell | 余雅梅/陈强揭秘多功能“哪吒”系统的抗噬菌体机制）的姊妹篇。四川大学是这两篇文章的唯一完成单位。华西医院泌尿外科博士后唐冬梅和生物治疗全国重点实验室博士研究生刘亭为本文的共同第一作者，余雅梅副研究员和陈强研究员为共同通讯作者。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.12.010