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何正国团队:细菌用小分子对宿主反“围剿”
时间:2015-09-24

图文|生科院通讯员 崔涛922日,《自然》子刊《自然·通讯》(Nature Communications)在线发表了我校农业微生物学国家重点实验室何正国教授团队关于病原菌与宿主相互作用方面的最新成果。成果论文以“Cyclic diguanylate monophosphate directly binds to human siderocalin and inhibits its antibacterial activity”(环二鸟苷单磷酸靶向人的噬铁蛋白抑制抗菌活性)为题,首次报道了病原细菌利用其第二信使分子作为武器突破宿主防御系统的一种新机制。

病原菌与宿主细胞之间的相互作用一直是微生物学和免疫学领域的研究热点和前沿问题,长期以来倍受科学家们的关注。但是,病原菌如何利用自身的代谢分子攻击宿主细胞的免疫系统,从而达到感染和颠覆宿主细胞的目的等问题还很不清楚。最近,何正国团队发现结核分枝杆菌和大肠杆菌能利用其分泌的一种名为环化二鸟苷单磷酸(c-di-GMP)的信号分子攻击宿主的免疫系统,从而解除宿主细胞对病原细菌生长的营养限制,促进了病原菌在宿主体内的存活。该工作由我校农业微生物学国家重点实验室独立完成,三位研究生李伟辉、崔涛和胡利华为论文共同第一作者,成果是他们博士论文的部分工作,何正国教授为论文的通讯作者。

据悉,铁是一种几乎对于所有生命体都必需的微量元素,在感染宿主的过程中,病原菌必需从宿主体内获取足够的铁元素才能得以生存。为此,细菌合成并分泌一种称为铁载体(siderophore)的分子结合宿主体内的铁离子,然后将其运回细菌胞内。为了应对细菌对铁元素的“偷窃”,宿主使用噬铁蛋白予以反击。噬铁蛋白能够螯合铁载体,导致细菌分泌的铁载体成为“俘虏”而有去无回,从而阻断细菌运输铁离子的“粮道”,力图将细菌“饿死”。团队研究结果表明,面对宿主的囚禁,细菌并未就此坐以待毙,而是使用c-di-GMP这个小分子对宿主的噬铁蛋白发起攻击。研究发现,c-di-GMP能够攻击宿主噬铁蛋白的铁载体结合位点,解除宿主噬铁蛋白对细菌铁载体的“囚禁”,从而恢复细菌运输铁离子的“粮道”,进而促进细菌在宿主体内的有效存活,细菌与宿主之间的争斗真可谓是“道高一尺,魔高一丈”。

研究人员介绍说,c-di-GMP是一种在细菌中普遍存在的信号分子,该发现可能代表了病原菌克服宿主防御系统的一种通用策略,因而对于认识病原菌突破宿主防御的分子机制以及未来抗菌药物设计等具有重要意义。

 

文章链接

http://www.nature.com/ncomms/2015/150922/ncomms9330/full/ncomms93

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