细菌和古菌进化出了多种多样的防御机制来抵御病毒（噬菌体）的侵害。例如在细菌和古菌中广泛存在的CRISPR-Cas系统，对该系统的研究不仅揭示了基本的生物学过程，还带来了革命性的新技术，让基因编辑、表达调控和RNA敲低成为可能。

　　许多最近发现的细菌防御机制，尤其是那些与膜相关的防御机制，我们仍知之甚少，Kiwa系统就是其中一个例子。Kiwa系统是已测序细菌基因组中20个最丰富的防御系统之一，这表明其防御谱广泛且进化成功。其由两种蛋白成分组成：四通跨膜蛋白KwaA和KwaB，然而，Kiwa系统是如何感知噬菌体并提供保护的，目前仍不清楚。

　　2025年7月28日，纪念斯隆凯特琳癌症中心张志莹博士、南安普顿大学吴仪博士等作为共同第一作者，在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Kiwa is a membrane-embedded defence supercomplex activated at phage attachment sites的研究论文。

　　该研究解析了细菌的一种跨膜防御机制——Kiwa系统，揭示了细菌如何在噬菌体附着瞬间，启动分子级别的防御围栏来抑制噬菌体的复制。

　　细菌和古菌部署了多种抗病毒防御系统，但其中许多防御系统的具体机制尚未得到阐明。

　　在这项最新研究中，研究团队对Kiwa系统进行了描述，这是一个分布广泛的双组分抗病毒防御系统，由跨膜传感器KwaA和DNA结合效应子KwaB组成。

　　冷冻电镜分析表明，四聚体KwaA与四组KwaB二聚体组装成一个大的围栏状跨膜超级复合体。噬菌体结合后，KwaA在膜上感知到感染，导致KwaB与被释放的噬菌体DNA结合，并抑制其复制和后期转录，而不诱导宿主细胞死亡。尽管KwaB能够独立结合DNA，但其抗病毒活性需要与KwaA结合，这表明存在空间或构象上的调控。

　　研究团队进一步证明了，噬菌体编码的DNA模拟蛋白Gam直接与KwaB结合并抑制其活性，但与Gam靶向的RecBCD系统共表达时，Kiwa系统的防御保护作用得以恢复。也就是说，同时存在Kiwa系统和RecBCD系统的细菌，难以被噬菌体同时突破防线，这也揭示了细菌不同防御系统之间发挥协同和互补作用。

　　该研究的核心发现：

　　Kiwa在噬菌体附着的膜位点被激活；

　　Kiwa形成了由KwaA和KwaB构成的跨膜超级复合物；

　　KwaB与噬菌体DNA结合以阻止复制和后期转录；

　　噬菌体编码的DNA模拟蛋白Gam抑制Kiwa，但RecBCD保持防御功能。

　　总的来说，该研究表明，Kiwa系统是一种不诱导宿主细胞死亡的膜激活防御机制，通过协调膜相关噬菌体感染检测与下游效应物的DNA结合，从而形成一种空间上协调一致的抗病毒机制。此外，这项研究还支持了这样一种观点——原核生物的免疫系统是一个相互关联、多层次的网络，利用冗余性和多样性来应对快速进化的噬菌体的威胁。这些发现为设计新型抗菌工具、合成生物学应用及细胞器工程提供了宝贵的结构模板。