我們習慣于認為免疫系統(tǒng)是一個獨立的實體，幾乎是一個獨立的器官，但事實要復雜得多。近年來的突破表明單個細菌細胞擁有自己的自主、先天免疫系統(tǒng)，能夠識別、定位和處理入侵者。

在一項新的研究中，來自以色列魏茨曼科學研究所、美國丹娜法伯癌癥研究院和哈佛醫(yī)學院的研究人員揭示了病毒克服細菌細胞免疫系統(tǒng)的方式以及這一過程中固有的一種神秘信號分子的化學成分。相關研究結果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Viruses inhibit TIR gcADPR signalling to overcome bacterial defence”。論文通訊作者為魏茨曼科學研究所分子遺傳學系的Rotem Sorek博士和丹娜法伯癌癥研究院的Philip J. Kranzusch博士。

導致細菌細胞提高它們的免疫防御的病毒被稱為噬菌體。噬菌體的工作方式是將它們的DNA注入細菌，操縱細菌細胞將它們復制數(shù)十次。接著，新產生的噬菌體殺死了細菌，讓它們爆裂，去獵殺附近的其他細菌細胞。然而，細菌并非毫無防備，它們采用了自主免疫系統(tǒng)來對抗這種威脅。

Sorek實驗室以前的研究已表明，一種叫做TIR的免疫蛋白片段負責識別噬菌體入侵，一旦檢測到噬菌體，TIR就會產生一種神秘的信號分子來觸發(fā)免疫反應。TIR最初是在植物和動物的免疫系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的，但是Sorek及其研究團隊能夠證實細菌中也存在類似的機制。然而，這個神秘的信號分子仍然沒有被發(fā)現(xiàn)。

在這項新的研究中，Sorek團隊發(fā)現(xiàn)了噬菌體如何能夠克服TIR免疫。當研究一組非常相似的噬菌體時，他們吃驚地發(fā)現(xiàn)，雖然TIR免疫確實免受其中的一些噬菌體感染，但是其他噬菌體卻被證明是勝利者，并成功殺死了細菌。在研究這些勝利的噬菌體時，他們發(fā)現(xiàn)它們包含一個特殊的基因，它所編碼的蛋白中和TIR免疫，從而使這些噬菌體占據(jù)了上風。

當這些作者探究這種如今稱為Tad1的蛋白時，他們發(fā)現(xiàn)該蛋白在TIR產生這種信號分子后立即捕獲了該信號分子。Sorek說，“就好像該蛋白迅速吞下了這種信號分子，不讓免疫系統(tǒng)看到它哪怕一絲一毫。這種免疫規(guī)避機制從未在任何已知的病毒中出現(xiàn)過?！?/p>

噬菌體SBSphiJ7的原始Tad1和10個Tad1同源物的多序列比對，這些同源物被實驗驗證為抗Thoeris蛋白。圖片來自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05375-9。

這些作者隨后意識到，如果這種信號分子被鎖在這種噬菌體蛋白內，他們也許能夠通過查看這種蛋白的結構來“看到”它。他們能夠通過晶體學確定這種信號分子的空間結構和化學成分。

Sorek喃喃自語，“我們尋找這種神秘的信號分子已經好幾年了。具有諷刺意味的是，如果沒有噬菌體的協(xié)助，我們不可能找到它。我們發(fā)現(xiàn)了一種新的方式，通過這種方式病毒可以使依賴信號分子的免疫系統(tǒng)失去活性。這種免疫系統(tǒng)并不是細菌獨有的---它們存在于植物和人類的細胞中。”

了解噬菌體如何能夠適應和進化可能有助于我們更好地對抗細菌免疫系統(tǒng)。Sorek說，“如果感染我們身體的病毒使用與我們在噬菌體中發(fā)現(xiàn)的Tad1完全相同的機制，我們將不會感到吃驚。”如果是這樣的話，那么它可能會對我們保護自己不受那些詭計多端的病毒侵害的能力產生直接影響。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

Azita Leavitt et al. Viruses inhibit TIR gcADPR signaling to overcome bacterial defense, Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05375-9.