南湖新聞網訊（通訊員 王爽爽）近日，永利動科動醫學院陶攀教授團隊在Nature Communications發表了題為“The role of TIR domain-containing proteins in bacterial defense against phages”的研究論文，系統解析了大腸杆菌中含TIR結構域的抗噬菌體防禦系統。

噬菌體被認為是人類應對耐藥菌的重要工具，然而細菌在長期演化過程中編碼了許多防禦系統來抵抗噬菌體感染，揭示細菌的防禦系統對開發高效的噬菌體治療方案具有重要意義。本研究聚焦含Toll/interleukin-1 receptor（TIR）結構域的蛋白在抗噬菌體防禦系統中的作用。含有TIR結構域的蛋白在人體的免疫應答中發揮重要作用，如人先天免疫系統中的一類重要蛋白Toll-like receptor(TLR）均含有TIR結構域，目前已報道人類基因組至少編碼25種含TIR結構域的蛋白，絕大部分均參與病原識别并啟動免疫應答。植物中許多含有TIR結構域的蛋白在抵抗病原感染中同樣發揮着重要作用。然而，細菌中僅零星報道了幾種含TIR結構域的抗噬菌體防禦系統。細菌編碼了大量含有TIR結構域蛋白，這些蛋白是否也和人類含有TIR結構域的蛋白一樣，是細菌重要的抗噬菌體防禦系統？

本研究克隆了代表90%大腸杆菌TIR蛋白的32種候選防禦系統，噬菌體感染實驗表明12種具有抗噬菌體活性，其中9種為新型TIR系統，從而揭示了TIR蛋白是細菌重要的一類抗噬菌體系統。本研究還鑒定了25種能被TIR系統識别的噬菌體相關分子模式（Phage-associated molecular pattern, PhAMP），涵蓋了噬菌體增殖的早期、中期和晚期3個時期。有趣的是，本研究發現細菌TIR系統識别PhAMP和人TLR識别病原相關分子模式（Pathogen-associated molecular pattern, PAMP）有很多相似特征：如，人TLR4可識别不同細菌的脂多糖，而細菌TIR-IV可識别不同噬菌體的衣殼蛋白；人TLR7和TLR8均能識别不同病毒的ssRNA，而細菌TIR-V和TIR-IX可以識别不同噬菌體的門戶蛋白；人TLR4和TLR5能分别識别同一細菌的脂多糖和鞭毛蛋白，而細菌TIR-I和TIR-IV可分别識别同一噬菌體的蛋白激酶和主要衣殼蛋白。

本研究系統地揭示了TIR結構域在細菌免疫系統中的作用，增強了人們對原核和真核生物的先天免疫機制的理解，同時為開發高效噬菌體治療制劑、應對潛在的耐藥危機提供理論和技術支持。

TIR 系統識别不同的噬菌體相關分子模式（PhAMPs）

永利博士生王爽爽為文章第一作者，陶攀教授為通訊作者。永利譚臣教授、yl7703永利生命科學學院鄒婷婷教授參與本研究，美國天主教大學Rao教授對本研究提供重要意見和建議。

審核人 陶攀

原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51738-3