地球上的所有生物都需要抵御外来威胁，细菌也不例外。尽管结构简单，它们却拥有精妙的抗病毒防御机制CRISPR，其中最著名的是CRISPR-Cas9系统。这一系统已被改造为基因编辑工具，并成为首个获FDA批准的基因编辑技术。

此前，美国洛克菲勒大学细菌学实验室领导的一个研究团队发现，CRISPR系统还包含一类称为“CARF效应蛋白”的关键免疫成分。这些蛋白能通过多种方式阻断细胞活动，从而阻止病毒在细菌群体中扩散。在《科学》（Science）杂志发表的最新研究中，科学家们鉴定出一种新型CARF效应蛋白，并将其命名为Cat1。

Cat1具有独特的分子结构，能够消耗细胞内的关键代谢物“NAD+”，导致细胞生长停滞，使病毒无法复制和传播。研究团队利用结构同源搜索工具Foldseek发现了Cat1，并通过冷冻电镜分析揭示了其复杂结构：Cat1二聚体在病毒感染时会形成长丝状结构，进一步组装成螺旋束，将NAD+困在分子口袋中并切割，使其无法被细胞利用。

与其他CARF效应蛋白（如引发细胞膜去极化的Cam1或释放毒性分子的Cad1）不同，Cat1通常单独发挥作用，而大多数III型CRISPR系统需要两种活性协同作用。这一发现表明，细菌可能依赖Cat1作为主要的免疫防御手段。

研究人员表示，尽管CARF效应蛋白的抗病毒机制已得到验证，但其具体作用方式仍有待探索。未来研究将进一步揭示这些蛋白的多样性及其在细菌免疫中的关键作用。CRISPR系统的潜力可能比目前已知的更为广阔。

来源：网易新闻、《每日科学》网站