Science:首次发现!细胞竟有洁癖,它能自产“洗涤剂”,让细菌无处遁逃

2021-07-22 生物探索 生物探索

现如今,各类杀菌清洗剂逐渐走进寻常百姓家,因去污快、使用方便备受人们的青睐。近日,霍华德休斯医学研究所的科研人员发现细胞,像很多人一样,竟然也会用“洗涤剂”来抵御细菌。

现如今,各类杀菌清洗剂逐渐走进寻常百姓家,因去污快、使用方便备受人们的青睐。近日,霍华德休斯医学研究所的科研人员发现细胞,像很多人一样,竟然也会用“洗涤剂”来抵御细菌。

这是人类首次发现了人体细胞内具有“洗涤剂”功效的保护性蛋白。相关研究以A human apolipoprotein L with detergent-like activity kills intracellular pathogens为题发表在顶级期刊《Science》杂志。文章指出,科研人员发现了一种名为“ APOL3 ”蛋白质,可以通过溶解细菌膜阻止细胞感染,从而实现细胞自主免疫。

人体的免疫系统是由特化细胞组成的复杂网络,它们就像一群“保镖”,可以保护人体健康,抵御外来病原微生物,如各种细菌、病毒、寄生虫等,甚至可以预防癌症的形成。但当这些特化细胞被动员的同时,警报信号也会惊扰到正常细胞,身为正义的一方,面对外来入侵者,正常细胞固然不会坐以待毙,可它们到底是如何抵抗病原菌的呢?

众所周知,沙门氏菌是一种常见的食源性致病菌,据统计在世界各国的种类细菌性食物中毒中,沙门氏菌引起的食物中毒常列榜首。而干扰素是时当机体感染病毒时, 宿主细胞通过抗病毒应答产生的一组结构类似、功能相近的低分子糖蛋白, 是抗病毒感染最重要的一种免疫因子。

沙门氏菌(绿色)等微生物感染人类细胞

因此,研究人员利用沙门氏菌菌株感染了人体内的非免疫细胞,发现警报信号“干扰素 γ(IFN-γ)”会促进非免疫细胞分泌一种蛋白质,以阻止沙门氏菌“接管”人体细胞,为了揭开这种蛋白质的神秘面纱,该研究团队基于CRISPR-Cas9技术筛选了19000多种人类细胞基因,最终锁定了“ APOL3 ”!

人载脂蛋白L3(APOL3)是一种关键的效应蛋白,遍布于人体的全身,其杀菌机理与清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化类似,一部分被水吸引,一部分被油脂吸引。

APOL3的负染色电子显微镜检查

当然,APOL3去除的不是衣物上的污垢,而是由脂质分子组成的细菌内膜,当 APOL3 靶向 IFN-γ激活细胞内的病原体时,APOL3会对细菌内膜 (IM) 造成致命的伤害。

研究指出,当APOL3与干扰素刺激基因 (ISG)编码的蛋白质协同作用时,鸟苷酸结合蛋白 1 (GBP1)会扰乱外膜(OM)抗原的通透性屏障,使APOL3进入细菌内膜,并对细菌进行致命一击。

APOL3 通过外膜 (OM) 到达内膜 (IM)

该研究的通讯作者之一、John D. MacMicking博士表示:“整个除菌过程是高度选择性的,APOL3 避开了细胞膜的主要成分胆固醇,而是针对细菌喜爱的独特脂质。”

面对外来入侵者,免疫系统变得日渐强大,逐渐进化出了多种途径抵御外敌,未来,期待这项研究会为人类细胞抵御感染提供新的见解。

原始出处:

Ryan G. Gaudet, et al. A human apolipoprotein L with detergent-like activity kills intracellular pathogens. Science 16 Jul 2021:Vol. 373, Issue 6552, eabf8113. DOI: 10.1126/science.abf8113.

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