近日，我院生物治疗全国重点实验室陈强/余雅梅团队联合唐冬梅团队在Nature Communications（IF: 14.7）在线发表了题为“A toxin-antitoxin system provides phage defense via DNA damage and repair” 的论文。该研究详细阐述了一种名为ShosTA的TA系统通过DNA损伤与修复来抵御噬菌体侵袭的分子机制。这一发现为理解细菌与噬菌体的“军备竞赛”提供了全新视角，并可能为抗感染治疗提供新策略。

尽管毒素-抗毒素（Toxin-Antitoxin，TA）系统在细菌基因组中普遍存在，但其功能究竟是“定时炸弹”还是“免死金牌”，一直存在争议。研究团队利用X-ray晶体衍射、代谢物质谱分析、体外酶活性实验、体内抗噬菌体实验、活细胞成像等多种技术，首次在分子层面描绘出ShosTA系统通过毒素、抗毒素两种蛋白协同防御噬菌体感染的分子机制。

研究团队利用多种技术揭示ShosTA系统的工作机制

在ShosTA系统中，ShosT毒性蛋白具有磷酸核糖基转移酶和焦磷酸酶双重活性，扰乱嘌呤代谢，造成DNA复制损伤，导致细胞丝化并最终死亡。同时，ShosA抗毒素蛋白与DNA结合，并招募其他蛋白质促进DNA重组修复损伤，以对抗ShosT的毒性。噬菌体Gp0.7蛋白可以抑制宿主的转录和翻译，噬菌体入侵后，Gp0.7抑制了ShosT和ShosA蛋白的合成，由于ShosA自身的不稳定性造成其蛋白水平迅速下降，从而释放了ShosT的毒性，造成被噬菌体感染的细胞的死亡，阻断噬菌体复制，保护周围健康的细菌不被噬菌体感染。

ShosTA系统抵御噬菌体侵染的分子机制示意图

生物治疗全国重点实验室余雅梅副研究员、陈强研究员以及唐冬梅副研究员为共同通讯作者，博士研究生蒲欢为第一作者。该研究也得到了生物治疗全国重点实验室戴伦治教授和仝爱平教授的大力帮助。我院为该论文唯一完成单位。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58540-9