2025年7月12日，海南大学生命健康学院机器学习与多组学分析研究培育团队在《Nucleic Acids Research》上发表了题为“Horizontal acquisition of the Type I restriction–modification system enhances bacterial pathogenicity by mediating methylation of transcription factor-encoding genes”的研究成果。该研究系统揭示了I型限制修饰（RM）系统在原核生物中的进化轨迹及其调控细菌致病性的分子机制，为细菌感染性疾病的防控提供了新的理论依据和治疗靶点。

图1 论文首页截图

I型RM系统是原核生物中普遍存在的天然免疫系统，由hsdR、hsdM和hsdS三个关键基因编码。这套精密的分子机器通过特异性甲基化修饰宿主DNA，从而实现"自我"与"非我"的精准识别，最终有效抵御噬菌体等外源遗传物质入侵。然而，这一系统如何在进化过程中形成并稳定遗传？除免疫防御外是否还具有其他重要功能？这些科学问题一直悬而未决。

本研究首先通过系统发育分析，揭示了I型RM系统在细菌中的进化轨迹：该体系历经hsd基因复制、水平基因转移和间隔基因丢失等关键事件，最终在宿主基因组中稳定遗传。随后，通过功能实验证实，I型RM系统的缺失会显著削弱细菌的鞭毛合成能力、宿主定植能力以及毒力。进一步结合多组学分析，解析了潜在的作用机制：I型RM系统通过表观遗传修饰调控关键转录因子，进而影响下游相关基因的表达，最终增强细菌的致病能力。该研究不仅阐明了I型RM系统的进化与功能演化规律，还揭示了其通过表观遗传调控增强细菌致病性的机制。          

图2 图文摘要

海南大学生命健康学院硕士研究生马佳月、云南农业大学讲师江晓丽以及海南大学生命健康学院硕士研究生毕海鑫为该论文的共同第一作者。海南大学副教授李宏和云南农业大学教授刘柱为该论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32460244）、海南省自然科学基金（225MS009和322RC589）的支持。

文章链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40650971/