哈尔滨工业大学生命科学和医学学部黄志伟教授团队近日取得一项重要突破，揭示了细菌逆转录子Ec78系统的双重抑制机制，阐明了细菌如何在病毒入侵时实现安全自锁与高效防御的平衡。这项研究成果于7月31日发表于国际顶级学术期刊《美国科学院院刊》（PNAS）。

在微观世界中，细菌与侵染它的病毒——噬菌体——时刻进行着激烈的“攻防战”。如同人类依赖免疫系统抵御病毒，细菌在漫长演化中也构建了多套防御机制。逆转录子（Retron）是细菌体内一种重要的免疫系统组成部分，存在于多种细菌基因组中。

当噬菌体入侵时，被感染的细菌会启动一种名为“流产感染”的极端防御策略——主动选择“自杀”。细菌释放效应蛋白，特异性降解自身维持生命所必需的转运RNA（tRNA），从而阻断病毒复制与传播，牺牲个体以保护整个细菌群体。然而，这种具有强大杀伤力的效应蛋白如何在平时安全储存、又在关键时刻被精准激活，一直是困扰科学界的未解之谜。

黄志伟团队结合生物化学分析与冷冻电子显微镜技术，对细菌逆转录子Ec78系统开展了深入研究，绘制出该系统在不同状态下的高分辨率结构图像，首次提出了双重抑制工作模型。

研究发现，在未受威胁的“和平时期”，逆转录子系统内部存在两道精密的“保险锁”。

第一道锁是能量分子ATP与效应蛋白结合，诱导效应复合物聚合形成抑制性四聚体，将毒素蛋白的活性牢牢锁定。第二道锁是系统的抗毒素元件（RT-msDNA）与效应蛋白紧密结合，进一步稳定抑制状态，形成双重保险，确保毒素蛋白绝不会误伤细菌自身。

当噬菌体入侵时，这一精妙系统迅速响应：ATP被加速释放，引发效应复合物关键结构的重排，破坏四聚体界面。随着两道“保险锁”相继解锁，效应蛋白从抑制状态解离并恢复高度活性，迅速切割转运RNA，完成“自杀”防御。

论文指出，这一机制赋予了效应蛋白激活的精确时空控制能力——既能防止不适当的细胞死亡，又能在噬菌体挑战时实现快速的免疫动员。

黄志伟表示，这项研究拓展了人们对病原与宿主相互作用动态原理的认知，为未来开发新型抗菌手段及优化基因编辑技术提供了理论基础与结构依据。该团队此前曾系统揭示细菌与噬菌体间的多种防御与反防御机制，相关成果多次发表于《自然》《细胞》等顶级期刊。