近日，發(fā)表在《Nature》上的一項研究中，來(lái)自德州農工大學(xué)AgriLife研究所領(lǐng)導的研究團隊確定了一個(gè)可能對農作物、動(dòng)物和人類(lèi)健康產(chǎn)生廣泛影響的早期免疫反應步驟。該研究發(fā)現了改善免疫反應的新方法，從而可能對農業(yè)和醫學(xué)產(chǎn)生積極影響。例如，這項研究提供了治療過(guò)敏和免疫缺陷的新思路。

該研究通訊作者、德州農工大學(xué)AgriLife研究所植物基因組與生物技術(shù)學(xué)院院長(cháng)Libo Shan博士說(shuō)：“我們發(fā)現了一種關(guān)于宿主如何識別微生物并快速激活免疫反應的微調機制。在植物、人類(lèi)和動(dòng)物體內都存在這種現象。”

兩種免疫反應

人類(lèi)經(jīng)常會(huì )遇到致病菌，但大多數我們都可以應對。實(shí)際上，我們天生就具備抵御各種細菌、病毒和真菌的能力。

動(dòng)物和植物也具有這種先天免疫能力。在細胞感知到微生物后的幾分鐘內免疫系統就會(huì )發(fā)揮作用。幾天后，另外一種防御能力，即適應性免疫系統就會(huì )建立起來(lái)。動(dòng)物和人體內都擁有這種防御能力。

先天免疫系統有時(shí)無(wú)法抵抗疾病，還有時(shí)會(huì )因為過(guò)度反應而損害身體健康。

由于先天免疫的組成部分是跨物種的，Shan和她的合作者決定對一種名為擬南芥的小型植物模型進(jìn)行研究，該植物容易生長(cháng)且方便基因改造。

創(chuàng )建一種新范式

根據過(guò)去的研究線(xiàn)索，該研究團隊對擬南芥進(jìn)行了細胞、生化、遺傳和轉基因等方面的實(shí)驗。研究結果描述了擬南芥應對細菌感染的免疫反應第一步。

如果要理解這一機制，可以想象士兵們站在城堡上堅定地注視著(zhù)入侵者。如果入侵者發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，士兵們會(huì )將它們俘虜并向國王發(fā)送信息。該消息就是對即將到來(lái)的入侵的第一反應。

擬南芥細胞中也存在像上述城堡中一樣的場(chǎng)景。細胞壁上的特殊蛋白質(zhì)“監視”入侵的證據。當它們檢測到細菌鞭毛(細菌游動(dòng)機制的一部分)時(shí)，就會(huì )將其抓住。這些蛋白質(zhì)“士兵”使用不同的方法向“國王”(即細胞核)發(fā)送消息。該研究發(fā)現的其中一種方法是將一種名為泛素的小蛋白質(zhì)附著(zhù)到信使蛋白質(zhì)BIK1上。

信號到達細胞核時(shí)就會(huì )被“解密”，“增援部隊”就會(huì )被派到細胞壁和更遠的地方。

Shan說(shuō)：“這種即時(shí)反應使細胞能夠通過(guò)利用信號中繼和細胞能量并進(jìn)行代謝變化來(lái)快速反應。”

農業(yè)和人類(lèi)應用

Shan說(shuō)：“我們的研究填補了早期信號轉導步驟中的關(guān)鍵空白。因此，從農業(yè)和人類(lèi)健康的角度來(lái)看，這一發(fā)現具備戰略發(fā)展級別的潛力。研究發(fā)現的快速信號可能有助于監測人類(lèi)的免疫反應。我們?yōu)楹Y選涉及泛素修飾的藥物靶標奠定了基礎。對農業(yè)而言，這一發(fā)現有助于培育對廣泛的感染具有更強抵抗力的植物。”

她補充說(shuō)：“這一研究成果可以通過(guò)免疫力調節對農業(yè)實(shí)踐和人類(lèi)健康產(chǎn)生影響。我們提供了有助于普通科學(xué)進(jìn)步的基礎知識。”

來(lái)源:科技部

圖片來(lái)源：找項目網(wǎng)