细菌免疫防御新机制的发现是现代生物技术发展的强大驱动力，其中最具代表性的 CRISPR 免疫防御机制的解析已催生出新的基因编辑和表达调控技术，深刻变革生物制造、生物医学、生物农业等领域。近日，浙工大生工学院孙东昌教授课题组在《Nucleic Acids Research》上发表的一项研究揭示了一种全新的细菌防御机制：与传统免疫系统通过切割核酸或诱导细胞死亡来发挥作用不同，细菌中高丰度的拟核结合蛋白（NAPs）以独特的“桥接”方式，通过改变质粒分子结构的方式机械性地修饰入侵质粒，抑制其水平转移（图1）。这种无需切割核酸或导致细胞死亡的防御机制发现，为生物免疫机制研究开辟了新的方向。微生物免疫防御新机制的发现往往引发生物技术的颠覆性变革，该成果有望为开发新一代基因编辑和调控技术奠定基础。
图1. H-NS抑制自然转化过程中质粒转移
研究团队通过系列实验证明，H-NS能介导质粒内部形成DNA桥接结构。这种质粒分子内复制子区与其他区域的桥接与质粒转移的抑制呈正相关性，表明H-NS通过在进入的质粒内形成DNA桥来抑制其转移（图2）。
图2 H-NS通过介导质粒分子内DNA桥联抑制质粒转移
研究团队提出一种全新的细菌防御机制：当质粒进入原核细胞后，H-NS识别和结合裸露的质粒DNA，并沿着其寡聚化，形成分子内的DNA桥接结构。这种对DNA的机械性修饰阻止了质粒在细胞内的遗传（图3）。
图3 通过机械修饰核酸的细菌防御质粒转移的机制示意图
相关研究以“ Abundant bacterial nucleoid-associated protein H-NS limits plasmid transfer through mechanical modification of DNA ”为题，于2025年9月23日在国际期刊《Nucleic Acids Research》上在线发表。浙江工业大学为第一完成单位，中国农业大学、宁波东方理工大学作为合作单位，生物工程学院孙东昌教授为通讯作者，孙东昌教授课题组的博士研究生费明月为第一作者，博士研究生方梦蝶为共同第一作者。研究获得了国家自然科学基金的资助。
论文链接：
https://academic.oup.com/nar/article/53/18/gkaf928/8262244