在城市的供水管道、蓄水池、冷卻塔和空調(diào)系統(tǒng)中，隱藏著“危險(xiǎn)分子”——嗜肺軍團(tuán)菌，該病菌會(huì)引起人體重癥肺炎癥狀，俗稱“空調(diào)肺”。當(dāng)前，“狡猾”的嗜肺軍團(tuán)菌如“攻破”人類免疫系統(tǒng)，從而導(dǎo)致“空調(diào)肺”等疾病的過(guò)程，在科學(xué)界還未有清楚的認(rèn)知。

近日，福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院歐陽(yáng)松應(yīng)教授團(tuán)隊(duì)與普渡大學(xué)羅招慶課題組合作的一項(xiàng)研究，為深入探究嗜肺軍團(tuán)菌感染過(guò)程提供了線索。相關(guān)成果在國(guó)際著名期刊《歐洲分子生物學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上發(fā)表。

“軍團(tuán)菌可不是普通的‘盜匪’，他們不僅擅長(zhǎng)使用進(jìn)攻武器“攻城拔寨”，同時(shí)還懂得如何有效合理地回收和恢復(fù)資源，保證軍團(tuán)菌長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。我們的研究為大家展現(xiàn)了軍團(tuán)菌如何通過(guò)‘MvcA-MavC’這一對(duì)‘相互制約武器’，在感染過(guò)程中，利用其獨(dú)特平衡機(jī)制，既不讓免疫系統(tǒng)傷及細(xì)菌本身又不至于因?yàn)槌掷m(xù)抑制免疫反應(yīng)，而導(dǎo)致寄主細(xì)胞死亡影響病菌繁殖。”歐陽(yáng)松應(yīng)說(shuō)。

病菌“進(jìn)攻”也需要掌握一個(gè)“度”

在日常生活中，我們要面臨各種病原微生物的威脅，軍團(tuán)菌就是其中之一。

據(jù)了解，當(dāng)前現(xiàn)已分離了超過(guò)30種軍團(tuán)桿菌，至少19種是人類肺炎的病原，其中最常見的為嗜肺軍團(tuán)菌，占病例的85%~90%。我國(guó)于1982年在南京首次發(fā)現(xiàn)該病菌，此后在北京、上海等城市陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。

“病原微生物與人類之間進(jìn)行著長(zhǎng)期而復(fù)雜的斗爭(zhēng)，病原微生物通過(guò)不斷繁殖、變異和進(jìn)化，增強(qiáng)自己的毒力或致病力。病原體侵入人體后，人體就是病原體生存的場(chǎng)所，醫(yī)學(xué)上稱為病原體的宿主。”歐陽(yáng)松應(yīng)補(bǔ)充說(shuō)，不過(guò)，人體或動(dòng)物不像人工培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基，可以讓病菌不受限制地肆意生長(zhǎng)繁殖，輕易地導(dǎo)致機(jī)體死亡。病原體入侵后，機(jī)體強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)能夠消滅、排出、戰(zhàn)勝入侵的病原微生物。

“泛素化修飾能夠調(diào)控真核細(xì)胞中幾乎所有的過(guò)程，尤其在細(xì)胞分裂和免疫反應(yīng)等方面起不可或缺的作用。”歐陽(yáng)松應(yīng)介紹說(shuō)，許多病原菌在與宿主細(xì)胞的長(zhǎng)期博弈過(guò)程中，進(jìn)化出多種方式來(lái)干預(yù)宿主的泛素修飾系統(tǒng)，從而達(dá)到增強(qiáng)侵染效率和逃避宿主免疫“監(jiān)視”的目的。

“嗜肺軍團(tuán)菌主要通過(guò)一個(gè)稱為Dot/Icm的IV型分泌系統(tǒng)，分泌大約330個(gè)效應(yīng)蛋白“武器”到宿主細(xì)胞中，‘挾持’和‘干擾’宿主的各種信號(hào)通路，抑制機(jī)體的免疫系統(tǒng)，以輔助細(xì)菌在宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖。”歐陽(yáng)松應(yīng)說(shuō)。

歐陽(yáng)松應(yīng)指出，需要注意的是，嗜肺軍團(tuán)菌能夠成功感染宿主，需要掌握一個(gè)“度”：這些“武器”需要既能夠劫持并抑制宿主的免疫系統(tǒng)完成感染，同時(shí)又不能因?yàn)檫^(guò)分抑制而導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降過(guò)多而引起細(xì)胞死亡，失去賴以生存的“寄居所”。

這對(duì)“武器”是病菌的保持平衡的秘訣

在宿主的免疫反應(yīng)和細(xì)胞生存等過(guò)程中，有個(gè)不能忽視的重要“角色”——UBE2N。

歐陽(yáng)教授的合作伙伴，美國(guó)普渡大學(xué)教授羅招慶在前期研究中發(fā)現(xiàn)，嗜肺軍團(tuán)菌的效應(yīng)蛋白MavC通過(guò)一定的催化方式將泛素(Ub)連接到UNE2N上形成UBE2N-Ub，從而完成對(duì)UBE2N的泛素化修飾并抑制其功能。持續(xù)抑制UBE2N的功能，會(huì)降低機(jī)體的免疫力，導(dǎo)致感染細(xì)胞死亡，不利于軍團(tuán)菌在胞內(nèi)的增殖。

那么嗜肺軍團(tuán)菌通過(guò)誰(shuí)來(lái)逆轉(zhuǎn)這個(gè)抑制過(guò)程，完成這個(gè)平衡過(guò)程呢?科技日?qǐng)?bào)記者了解到，在最新的這項(xiàng)研究中，他們給出了答案。

“我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，位于嗜肺軍團(tuán)菌的效應(yīng)蛋白MavC下游的MvcA基因，編碼了一個(gè)能特異性地對(duì)UBE2N-Ub進(jìn)行去泛素修飾的酶——MvcA。令人意外的是，MvcA和MavC在蛋白序列和結(jié)構(gòu)上高度相似，且均具有泛素脫酰胺酶功能。”歐陽(yáng)松應(yīng)說(shuō)。

“如果把嗜肺軍團(tuán)菌比喻為‘盜匪’頭目的話，該發(fā)現(xiàn)就好比‘盜匪’頭目，派了‘倆小偷’MavC 和MvcA互相配合，偷盜前，MavC負(fù)責(zé)蒙蔽UBE2N，從而更容易控制宿主。5小時(shí)后，MvcA負(fù)責(zé)釋放宿主，而后恢復(fù)UBE2N的功能。”歐陽(yáng)松應(yīng)教授比喻說(shuō)。

由此表明，嗜肺軍團(tuán)菌通過(guò)控制MavC和MvcA在感染過(guò)程中的表達(dá)，滿足在不同時(shí)間段平衡感染細(xì)胞對(duì)UBE2N功能的需求。

據(jù)悉，這是繼歐陽(yáng)松應(yīng)課題組于今年7月在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》主刊上發(fā)表嗜肺軍團(tuán)菌相關(guān)研究以來(lái)的又一重大進(jìn)展。該研究不僅揭示了谷酰胺脫氨酶―MvcA的全新功能及其催化機(jī)制，更為重要的是，也為探究?jī)蓚€(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)高度相似，但生化功能截然的原因提供了線索，也為臨床治療“空調(diào)肺”藥物開發(fā)提供了新方向。(記者 謝開飛 通訊員 李玉蓮)

關(guān)鍵詞： 空調(diào)肺