科学:人类免疫系统用来促进细胞死亡的gasdermin蛋白家族其实起源于细菌

来源：原创网站2022-01-18 10:52

在一项新的研究中，来自美国达纳法伯癌症研究所和以色列魏茨曼科学研究所的研究人员发现，人类的免疫系统出奇地复杂、微妙和精确，其中包括一个有10亿年历史的蛋白质家族，细菌用它来保护自己免受病毒的侵害。相关研究成果发表在2022年1月14日的《科学》杂志上，标题为“细菌gasdermins”

2022年1月18日/Bion/-在一项新的研究中，来自美国Dana Farber癌症研究所和以色列Weizmann科学研究所的研究人员发现，人类免疫系统具有惊人的复杂性、微妙性和精确性，其中包括一个有10亿年历史的蛋白质家族，以保护自身免受病毒侵害。相关研究成果发表在2022年1月14日的《科学》杂志上，标题为“细菌Gasdermins揭示了一种古老的细胞死亡机制”。

这些发现是越来越多证据中的最新证据，表明我们免疫系统的组成部分——地球上先进的疾病防御系统——很早就在古代生命形式中进化了。这项新的研究表明，免疫系统吸收现有的成分，并以新的方式使用它们，以满足像人类这样的复杂生物在漫长的进化过程中的需求。

论文的合著者、达纳法伯癌症研究所的菲利普克兰苏奇博士说，“世界各地的科学家为了解人类免疫系统的功能做了大量的研究工作。人体免疫的关键部分在中国共享，这一发现为该领域的研究提供了新的蓝图。”

这项新的研究集中在这种叫做gasdermin的蛋白质上。当一个细胞被感染或癌变时，gasdermin会在细胞膜上打洞，导致其死亡。被称为炎性细胞因子的物质从毛孔渗出，发出感染或癌症存在的信号，并鼓励免疫系统聚集在身体的防御中。

这一过程被称为“焦磷酸症”，这是免疫系统杀死患病或感染细胞的一个方面。它补充了更广为人知的过程，在这个过程中，受损或感染的细胞在受损后会自我毁灭。该论文的共同主要作者、达纳法伯癌症研究所的亚历克斯约翰逊博士说，“细胞死亡代表了先天免疫系统(人体抵御病原体的第一道防线)应对潜在威胁的最快方式之一。”

人类基因组有六个gasdermin蛋白编码，在不同细胞类型中以不同水平表达。在这项新的研究中，约翰逊和他的同事探索了这些蛋白质的祖先是否存在于世界上。

他们完全有理由认为他们可能存在。2019年，Kranzusch和他的同事发现，一种被称为cGAS-STING的人类免疫信号通路起源于细菌，它可以感知与癌症和感染有关的异常情况。Kranzusch指出，“这一发现和其他发现促使我们在细胞中寻找人类和免疫相关蛋白之间的其他联系。”

来自CC0公共域的图像。

论文的共同第一作者、魏茨曼科学研究所的Tanita Wein和论文的共同作者、魏茨曼科学研究所的Rotem Sorek博士及其同事分析了被称为“抗噬菌体防御岛”的细菌DNA部分，因为它们包含保护细菌免受噬菌体(一种感染细菌的病毒)侵害的基因簇。他们鉴定了50个预测会产生蛋白质的基因，这些基因产生的蛋白质在结构上与哺乳动物的gasdermin蛋白质相似。

约翰逊说，“我用X射线结晶学确定了这些蛋白质的一系列结构，证实了它们在原子细节上与哺乳动物的gasdermin结构相似。”携带这些蛋白质的细菌很常见，它们生活在土壤、树叶和其他自然栖息地。(在约翰逊的研究中，研究最多的特异性首先在威斯康星州的玉米中发现)。

约翰逊的结构研究工作表明，虽然人类和细菌的gasdermin在结构上相似，但细菌的蛋白质版本往往只有人类的一半大，但它们作为组成成分的膜孔比人类更大。所有这些gasdermin都是由类似的机制激活的，但是在人类细胞中激活它们的事件链要广泛得多。在细菌细胞中，病毒感染可能会因细胞膜穿孔而导致死亡，从而阻止病毒的进一步传播。在人体细胞中，感染细胞的死亡会引发一系列事件，这些事件会使免疫系统的其他成分影响感染。

Kranzusch说，“这是一个非常原始的防御形式的例子。在人类中，这种防御形式得到了改进和扩展。有了监管系统，我们的身体可以对感染或癌症做出反应。”

在人类免疫系统惊人的复杂性中找到原始免疫形式的痕迹，可以帮助科学家更好地理解这种免疫系统是如何形成的。Kranzusch说：“看到机器最简单的版本，可以让你对整个机器的理解达到一个新的高度。同样的原理也可以应用于免疫系统的研究。”(100yiyao.com 100医疗网)

参考文献：

亚历克斯约翰逊等人。Science，2022，doi :10.1126/science . abj 8432。

版权声明

本网站标注“来源：百医网”或“来源：bioon”的文字、图片、音视频资料均属于百医网网站版权所有。未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将承担责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：百医网”。其他来源的文章均为转载。本网站所有转载都是为了传递更多信息。转载不代表本网站的立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户在随时阅读、评论、分享百医网APP。请扫描二维码下载-