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宿主细胞,有了新的守护者
2017-11-29 | 作者:李盛安 | 来源:生物毒素与人类疾病组 | 【小  大】【打印】【关闭】

  病原微生物(如细菌、病毒等)在我们的日常生活中无处不在。由于免疫系统的保护,这些病原微生物在正常情况下并不容易感染我们。但是当我们的免疫能力下降或受损时,它们就开始兴风作浪,严重威胁人们的健康。例如,结核病主要是由结核分枝杆菌感染导致的,据世卫组织统计,全世界约每3个人中就有1人携带结核分枝杆菌,而其中仅有少部分的人会发展成为活动性的结核病。但由于免疫抑制剂的应用、吸毒、爱滋病以及贫困等,降低了机体的免疫能力,在全世界范围内结核感染的几率呈明显上升趋势。

  病原微生物与宿主细胞一直都是一对死敌,它们在长期的生存斗争中都进化出了高效的进攻与防御手段。根据病原菌与宿主细胞的相互作用关系可分为胞外细菌感染和胞内细菌感染。胞内细菌主要是在细胞内部进行繁殖,最终导致宿主细胞的死亡。常见的胞内细菌主要有结核分枝杆菌、单核细胞增生李斯特菌、沙门伤寒氏菌、麻风杆菌和嗜肺军团菌等。这些胞内细菌入侵宿主细胞后,通常被宿主细胞限制在特定的区域内(如内吞囊泡),内吞囊泡会逐渐酸化,最终降解清除胞内细菌。然而部分胞内病原体利用细胞生理性的内吞囊泡途径侵染细胞,并适应了细胞内吞囊泡的酸化环境以达到其感染宿主细胞的目的。病原微生物感染同宿主细胞一直存在共进化关系,那么面对病原微生物对细胞内囊泡酸化环境的适应,宿主细胞是否存在与之对应的防御策略呢?

  中国科学院昆明动物研究所生物毒素与人类疾病课题组的张云研究员及其团队针对这一重要的科学问题,以我国西南部高山区常见的两栖动物大蹼铃蟾为研究对象,揭示了脊椎动物对抗胞内细菌感染的新策略与新武器。通过研究大蹼铃蟾,发现了脊椎动物第一个新型孔道形成蛋白和三叶因子复合物(βγ-CAT)。令人吃惊的是,大蹼铃蟾身上的这种孔道形成蛋白同病原微生物用来进攻宿主细胞的孔道毒素非常类似,它们都能作用于生命有机体所必须的膜系统。 βγ-CAT 存在于大蹼铃蟾的皮肤、消化道系统以及免疫系统的多种细胞中,它就像哨兵一样,当有病原微生物入侵时, βγ-CAT 通过在细胞膜或者是胞内囊泡膜上形成非常特殊的小孔道(约2 nm 左右),提醒宿主细胞及时采取相应的反击手段消灭入侵的敌人。除了发挥哨兵作用外, βγ-CAT 还是宿主细胞重要的攻击型武器。大部分的胞内病原微生物都需要宿主细胞的胞内囊泡酸化环境来激活其毒力因子, βγ-CAT 通过选择性地调控细胞内囊泡酸化环境,可以有效失活胞内病菌李斯特菌的毒力因子,限制其逃逸出胞内囊泡,促进宿主细胞消化杀灭入侵的李斯特菌,并同时激发细胞外排功能把入侵的胞内病原体赶出去,最终有效地保护宿主。

  该研究不仅揭示了脊椎动物防御和清除细胞内病原体的新策略和效应分子,同时基于宿主调控胞内囊泡酸化环境对抗胞内病原微生物的新策略,有助于研发新型抗感染药物以应对日趋严重的抗生素耐药问题。

 

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