逆转录酶作为从RNA模板合成DNA的酶，已成为原核生物免疫的关键组成部分。最近的发现揭示了新鉴定的原核生物RT具有多种抗病毒功能：CRISPR-Cas相关RT促进从RNA获取CRISPR间隔序列，而retrons则利用从非编码RNA逆转录的互补DNA来维持毒素，并在噬菌体感染时启动细胞自杀。这些发现强调了细菌RT的显著多功能性，并表明还有更广泛的功能领域有待探索。

防御相关逆转录酶是在基因组“防御岛”内发现的一个独特的RT进化枝。许多DRT属于先前定义的未知组RT进化枝，并且在系统发育上与流产感染系统相关。最近的工作揭示了该组内显著不同的机制。两个已知的DRT系统，DRT2和DRT9，都依赖于ncRNA来介导其抗病毒功能。

DRT4介导的抗噬菌体防御机制（图源自Science）

DRT2从ncRNA模板合成多聚体cDNA，产生从头合成的“neo”肽，破坏噬菌体复制，而DRT9响应噬菌体诱导的核苷酸失衡产生富含poly-A的cDNA；这种活性依赖于DRT9-ncRNA六聚体复合物的形成，可能通过隔离病毒蛋白发挥作用。这些研究强调了DRT的功能多样性；然而，绝大多数DRT系统缺乏任何预测的ncRNA，其防御机制仍然难以捉摸。

在此，研究人员表征了DRT4，它是一个缺乏相关ncRNA的1类UG/Abi成员。该研究发现DRT4缺乏逆转录活性，但具有多种功能，包括蛋白质引发的末端脱氧核苷酸转移酶、DNA核酸外切酶和RNA核酸内切酶活性。

DNA聚合酶和核酸外切酶活性构成一个精细的噬菌体信号感应系统，以调节作为抗噬菌体效应器的RNA核酸内切酶活性。这项工作揭示了一种不依赖于ncRNA的、复杂的基于RT的免疫模式，扩展了细菌抗病毒防御的机制库。

华科大博士研究生荣雪君、武大肖军博士、华科大博士研究生赵新元、华科大闫艳博士与武大李静博士为论文共同第一作者，华科大博士研究生王雄略、武大王隆飞教授与华科大朱斌教授为共同通讯作者。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aef3178