細菌和古菌等原核生物為抵禦病毒（噬菌體）感染，進化出了多種抗噬菌體防衛機制。已知在原核生物擁有的Ⅲ型CRISPR-Cas系統中，當Cas蛋白-向導RNA複合物識別病毒來源的外源RNA後，會合成第二信使並誘導細胞死亡，從而保護細胞群體免受病毒感染。迄今為止的研究表明，在Ⅲ-A型和Ⅲ-B型CRISPR-Cas系統中，環狀寡腺苷酸（cOA）和SAM-AMP作為第二信使發揮作用，但Ⅲ-D2型CRISPR-Cas系統的功能一直不明確。
東京大學研究生院工學系研究科化學生命工學專業的滿田義久博士研究生、該校尖端科學技術研究中心的西增弘志教授等人的研究團隊，與該中心大澤毅副教授、哈佛醫學院的Jonathan S. Gootenberg博士、Omar O. Abudayyeh博士合作，闡明了Ⅲ-D2型CRISPR-Cas系統的抗噬菌體防衛機制。相關研究成果已發表在《Nature Communications》的網路版上。
圖1 Ⅲ-D2型CRISPR-Cas系統的抗噬菌體防衛機制（供圖：東京大學）
首先，研究明確，在Ⅲ-D2型CRISPR-Cas系統中，當Cas蛋白-向導RNA複合物（Ⅲ-D2型CRISPR-Cas複合體）識別靶標RNA後，會合成SAM-AMP以及新型分子SAM-AMP2作為第二信使。此外，研究團隊利用冷凍電鏡解析了Ⅲ-D2型CRISPR-Cas複合體的三維結構，闡明了其合成機制。研究還證實，這些第二信使作用於膜蛋白CorA並誘導細胞死亡，從而保護細菌群體免受噬菌體感染。
滿田博士生表示：「以CRISPR-Cas9為代表的、依靠向導RNA切割外源核酸的CRISPR系統備受關注，但也存在一種以核酸結合為觸發信號來合成信號分子的、名為Cas10的Cas蛋白。此前已知Cas10合成的信號分子包括由多個ATP環化連接形成的cOA，以及ATP與SAM結合形成的SAM‑AMP，這些都是在CRISPR-Cas系統以外的生物中未曾發現的特殊分子。本研究發現，在Ⅲ-D2型CRISPR-Cas系統中，合成了SAM與兩個ATP結合的SAM-AMP2。噬菌體與原核生物的關係常被比喻為軍備競賽，或許正因如此，與免疫機制相關的信號分子多具有不被噬菌體干擾的獨特結構。我認為，在原核生物尚未揭示的免疫機制中，還隱藏著許多難以想像的新型分子。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Communications
論文：Structural mechanism of SAM-AMP and SAM-AMP2 synthesis by the type III-D2 CRISPR effector complex
DOI：doi.org/10.1038/s41467-026-74422-0
