多伦多大学研究人员报告称，他们发现一种兼具“识别入侵者”和“实施防御”功能的细菌蛋白，可在噬菌体感染过程中破坏病毒扩增链条。相关研究已发表在《自然》杂志上。

该团队来自多伦多大学Temerty医学院。研究共同资深作者、Temerty医学院生物化学教授Karen Maxwell表示，人类免疫系统与细菌免疫系统在功能层面存在相似之处。她的研究方向聚焦于细菌如何抵御噬菌体侵害，以及噬菌体如何突破这些防线，长期目标是为开发安全有效的噬菌体疗法提供信息基础。

研究对象是一种名为Rip1的单一蛋白。Maxwell团队介绍，Rip1能够识别感染细菌的噬菌体，并促使被感染细菌过早死亡，从而阻断噬菌体完成繁殖与传播。

在该研究中，Maxwell实验室博士生Pramalkumar Patel在前噬菌体中发现了Rip1基因。前噬菌体是将遗传信息整合进宿主细菌基因组的噬菌体；研究人员指出，前噬菌体基因常为宿主带来额外生存优势，例如增强致病能力或帮助抵御其他噬菌体。

在确认Rip1可保护细菌免受部分噬菌体侵害后，研究团队进一步追踪其作用过程。他们观察到，Rip1会使细菌细胞形态由细长的胶囊状转为圆形球体并最终破裂。实验还显示，Rip1能够结合两种不同的噬菌体蛋白，而这两种蛋白均参与新病毒的组装。

为验证Rip1是否通过在细菌膜上形成孔道发挥作用，研究人员与同校生物化学助理教授、结构生物学家Michael Norris合作，使用冷冻电子显微镜（cryo-EM）解析Rip1结构及其工作方式。Norris解释，冷冻电镜可从多个角度获取蛋白质或蛋白质复合体的“快照”，从而以近原子分辨率重建其结构。

结构结果显示，在没有活跃噬菌体感染时，Rip1以非活性二聚体形式存在；感染发生后，Rip1识别其噬菌体蛋白靶标的环状结构，并以此为模板形成自身的Rip1环状结构，随后插入细菌内膜。Maxwell称，这相当于“两个环叠加在一起”，中心形成通道，使细菌内部物质外泄并导致细胞死亡。

研究团队据此提出，Rip1可能通过两条路径提供抗噬菌体防御：一是吸附噬菌体复制所需的关键蛋白，二是在细菌内膜上形成孔道并杀死宿主细胞，从而阻止感染噬菌体完成繁殖。

Maxwell表示，Rip1的特点在于将噬菌体感知与防御功能整合在一个小蛋白中；而在多数免疫系统（包括人类）中，识别入侵与清除入侵者通常由不同蛋白分工完成，且部分机制依赖更复杂的细胞机器。Norris则指出，噬菌体在极小基因组中具备高度功能多样性，而Rip1展示了细菌也能进化出同样紧凑的应对机制。