“守护女神”Gabija：微观世界的神秘“剪刀手”

来源：光明网

Gabija，这个名字在立陶宛神话中代表着灶火和家庭守护女神。在自然界中，以她命名的免疫系统也扮演着类似的角色，守护着原核生物免受噬菌体的侵害。

Gabija免疫系统是自然界中丰度排名第三的原核生物免疫系统，存在于大约15%已测序的细菌和古细菌基因组中。尽管其构成简单，仅由两个基因GajA和GajB组成，却能够高效抵御各类噬菌体的侵袭。

科学家们一直对Gabija系统充满好奇，但它的工作机制却长期成谜。直到最近，武汉大学的王隆飞教授团队与华中科技大学的朱斌教授团队携手合作，通过解析Gabija系统的结构，详细揭示了其抗噬菌体的工作机制，研究成果以“加速预览”形式在《自然》杂志上发表。

原来，Gabija系统的工作机制就像一把神奇的“剪刀”，能够精确地切割病毒的DNA。当病毒侵入细菌时，它们会开始复制自己的基因组并转录RNA，这个过程中会大量消耗一种叫NTP的物质。这时，GajA就像一位敏锐的侦探，感知到NTP的变化，并开始运用它的“剪刀”技能，精准地剪断病毒的DNA链。而剪下来的DNA片段还会刺激GajB，进一步降低NTP水平，形成了一种正反馈的机制，让病毒无处可逃。

论文第一作者之一、武汉大学药学院博士生李静介绍说，研究中，他们采用单颗粒冷冻电镜和生物化学等技术手段，首次捕捉到了GajA核酸酶与DNA结合的激活状态和与ATP结合的抑制状态，从分子层面完整地阐释了Gabija系统的工作机制。

在揭示Gabija机制的过程中，科学家们经历了无数次的失败和挑战。从2018年开始，研究团队就通过计算机分析预测了Gabija系统的功能及工作机制。然而，实际研究中他们发现，这两个酶的活性与预测结果不同，是一种全新的、未知的机制。这意味着他们需要从零开始探索。

从左至右：袁舞柳、李静、王隆飞、王之明、肖军

此外，因为同时有多个国际团队也在进行类似的研究，竞争异常激烈。但是，凭借着默契的合作和不懈的努力，研究团队最终成功捕捉到了Gabija与DNA结合的关键瞬间，为揭示其工作机制提供了确凿的证据。

采访：宋雅娟

视频制作：肖春芳

科学审核：李静（武汉大学药学院博士生）

监制：战钊