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)菌如何“攻破”人類免疫系統(tǒng)，從而導(dǎo)致“空調(diào)肺”等疾病，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)院歐陽松應(yīng)教授團(tuán)隊(duì)與美國普渡大學(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)菌感染過程提供了線索。相關(guān)成果發(fā)表在國際著名期刊《歐洲分子生物學(xué)學(xué)會雜志》上。

“軍團(tuán)菌可不是普通的‘盜匪’，它們不僅擅長使用進(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‘MvcA-MavC’這一對‘相互制約武器’，在感染過程中，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。”歐陽松應(yīng)說。

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，占比達(dá)85%—90%。我國于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)行著長期而復(fù)雜的斗爭，它們通過不斷繁殖、變異和進(jìn)化，增強(qiáng)自己的毒力或致病力。“泛素化修飾能夠調(diào)控真核細(xì)胞中幾乎所有的過程，尤其在細(xì)胞分裂和免疫反應(yīng)等方面起著不可或缺的作用。”歐陽松應(yīng)介紹，許多病原菌在與宿主細(xì)胞的長期博弈過程中，進(jìn)化出多種方式來干預(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)增殖。”歐陽松應(yīng)說。

歐陽松應(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^分抑制而導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降過多而引起細(xì)胞死亡，失去賴以生存的“寄居所”。

這對“武器”是病菌保持平衡的秘訣

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

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UBE2N的泛素化修飾并抑制其功能。持續(xù)抑制UBE2N的功能，會降低機(jī)體的免疫力，導(dǎo)致感染細(xì)胞死亡，不利于軍團(tuán)菌在細(xì)胞內(nèi)增殖。

那么嗜肺軍團(tuán)菌通過什么來逆轉(zhuǎn)這個(gè)抑制過程呢？科技日報(bào)記者了解到，在最新的這項(xiàng)研究中，科學(xué)家給出了答案。

“我們在研究中發(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。”歐陽松應(yīng)說。

“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。”歐陽松應(yīng)教授比喻說。

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

據(jù)悉，歐陽松應(yīng)課題組這次關(guān)于嗜肺軍團(tuán)菌的又一重大研究，不僅揭示了MvcA的全新功能及其催化機(jī)制，更為探究兩個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)高度相似但生化功能截然不同的原因提供了線索，也為研發(fā)“空調(diào)肺”藥物提供了新方向。