Science：將病原體“一網打盡”
日期：2012-06-27 09:17:56
加州大學戴維斯分校的研究人員發現，先天防御系統的關鍵組分防御素HD6能與微生物表面結合，形成“納米網”包裹微生物并使其失活，從而保護小腸細胞防止微生物入侵。文章發表在6月22日的Science雜志上。
該研究描述了一種全新的防御素作用機制。防御素是白細胞循環防御機制的一類分子，能保護細胞抵御入侵病原體，并調節有益微生物在細胞表面定殖。HD6水平或功能缺陷會引起炎癥性腸病，而這一研究為治療炎癥性腸病尤其是Crohns病提供了重要信息。
防御素defensins是一些結構相關且具有抗生素活性的小多肽家族，在植物和動物體內廣泛存在。人體內存在六種不同的alpha-defensins，其中位于小腸壁的特異性分泌細胞Paneth細胞分泌產生HD5和HD6。HD5的抗菌能力廣為人知，而HD6的功能此前還不為人知。Paneth細胞富含防御素的分泌物與小腸干細胞一同維持機體內的微生物平衡并負責小腸細胞表面的更新。
研究人員在小腸上皮細胞和轉基因小鼠模型中對HD6的生物活性進行了研究。研究人員本以為HD6會像其他alpha-defensin那樣，通過在微生物膜上打洞來殺死病原體，研究卻顯示HD6并不殺死細菌、真菌或寄生蟲。
研究人員隨后對實驗數據進行了仔細的分析，發現當在細菌或真菌懸液中加入HD6時，溶液中會形成白霧或白色沉淀物。而且HD6雖然不殺死病原菌，但能保護轉基因小鼠免于致死性的感染。
研究人員通過surface plasmon resonance表面等離子體子共振技術對HD6分子進行了實時檢測，發現HD6分子在微生物表面結合細菌蛋白，并進行自我組裝形成纖維和納米網。
研究人員還發現4個HD6分子結合在一起形成進一步裝配為纖維和網絡的基石。對HD6進行X射線晶體結構研究，發現HD6分子histidine-27的氨基酸殘基改變，會使HD6失去形成四聚體的能力，不能形成納米網，從而失去抑制病原體入侵的能力。說明histidine-27是HD6分子進行自組裝的關鍵結構組分。
這一研究說明HD6在機體先天免疫系統中具有獨特作用，能結合微生物表面并自組裝成為纖維網包裹細菌、真菌和原生寄生蟲等病原體，從而賦予小腸強大而廣譜的防御機制。這一成果能幫助科學家對炎癥性腸病尤其是Crohns病進行研究和治療。
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