標(biāo)簽：科學(xué) 細(xì)菌結(jié)構(gòu) 噬菌體 科普 免疫蛋白

     動(dòng)物免疫系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵蛋白質(zhì)家族出人意料地具有古老的起源。gasdermins 成孔蛋白是一組介導(dǎo)細(xì)胞死亡以抵御病毒和其他病原體免疫蛋白，以前僅被認(rèn)為存在于復(fù)雜的多細(xì)胞生命中，比如動(dòng)物和真菌中。但新研究其實(shí)在細(xì)菌中也存在類似的免疫蛋白。

     兩年前，F(xiàn)NS研究小組在真菌中發(fā)現(xiàn)了gasdermins。在此之前，這些蛋白質(zhì)只在動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)。微生物科學(xué)研究院的微生物遺傳學(xué)家分析了數(shù)千個(gè)參與病毒防御噬菌體的細(xì)菌基因序列。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)噬菌體侵入大腸桿菌時(shí)，細(xì)菌內(nèi)部便會(huì)產(chǎn)生免受噬菌體的侵害的免疫蛋白，這表明原核和真核基因不僅看起來相似，而且在病毒防御中的表現(xiàn)也相似。

     哈佛醫(yī)學(xué)院相關(guān)研究人員曾使用 X 射線晶體學(xué)確定了所得蛋白質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)。通過研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌蛋白非常明顯是一種 gasdermin，”它具有被稱為β鏈的曲折氨基酸的獨(dú)特蛋白質(zhì)核心，以及gasdermin的整體蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

       Kranzusch 將典型的人類 gasdermin 描述為一個(gè)兩級(jí)彈頭，由兩半裂開，以休眠狀態(tài)漂浮在細(xì)胞周圍。當(dāng)病毒或其他病原體侵入真核生物時(shí)，蛋白質(zhì)在兩個(gè)葉之間被蛋白酶切割，從而有效地釋放活性葉。它抓住其他gasdermins的其他活動(dòng)葉，形成嵌入細(xì)胞膜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的孔導(dǎo)致細(xì)胞泄漏其細(xì)胞內(nèi)容物并死亡。但在動(dòng)物中，非活動(dòng)葉是蛋白質(zhì)的很大一半。在細(xì)菌中，研究人員發(fā)現(xiàn)沒有不活躍的“裂片”。相反，只有少數(shù)氨基酸鎖定在活動(dòng)葉上。    

      科學(xué)家們通過多年來對(duì)細(xì)菌基因組的研究，在gasdermin基因附近發(fā)現(xiàn)了蛋白酶基因。為了測試細(xì)菌是否確實(shí)使用這些蛋白酶來切割它們的gasdermins，他們誘導(dǎo)大腸桿菌在有或沒有相關(guān)蛋白酶的情況下制造gasdermin 免疫蛋白。只有當(dāng)細(xì)菌同時(shí)表達(dá) gasdermin和活性蛋白酶時(shí)，它們才能抵御隨后的病毒攻擊。

      費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)的微生物免疫學(xué)家 Igor Brodsky 說，這一發(fā)現(xiàn)“從根本上是開創(chuàng)性的”?！八沂玖诉@些蛋白質(zhì)的古老進(jìn)化功能可能是處理細(xì)菌中的病毒防御。” 他說，未來研究的一個(gè)明確目標(biāo)是確定當(dāng)噬菌體入侵細(xì)菌時(shí)蛋白酶激活gasdermin的線索是什么。

     隨著研究人員對(duì)越來越多的細(xì)菌基因組進(jìn)行測序，他們正在闡明真核和原核病毒防御系統(tǒng)之間的許多聯(lián)系。很明顯，人類先天免疫和細(xì)菌噬菌體防御之間存在這種聯(lián)系。

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