Nature：發現免疫系統的新武器

日期：2014-08-18 10:31:00

最近，德國馬克斯普朗克感染生物學研究所的研究人員發現了免疫系統用以識別病原體的一種全新方式。相關研究結果發表在2014年8月13日的《Nature》雜志。

芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR）一直是藥理學家和毒理學家研究的重點，因為它能識別環境中的毒素。然而，它也在免疫系統中起著重要的作用。由馬克斯普朗克感染生物學研究所Stefan H. E. Kaufmann帶領的科學小組發現，已經侵入人體的細菌毒力因子，也結合芳香烴受體。因此，先天免疫反應被激活，這些因子立即被分解。根據這一發現，科學家們確定了一個迄今未知的免疫系統組件：細菌毒力因子不僅可以被抗體中和，而且也能被直接破壞。

直到現在，免疫生物學家們在很大程度上忽視了一種可能性：免疫系統可直接破壞細菌毒力因子。在很多細胞（包括免疫細胞和上皮細胞）中表達的芳香烴受體，具有更令人驚訝的作用。到目前為止，該受體主要被稱為環境毒素的一個結合位點，這些環境毒素中最為有害的是TCDD——即使微小的濃度也能引起致命性器官損害。馬克思普朗克感染生物學研究所的Pedro Moura-Alves稱：“然而，它發生在線蟲到昆蟲到人類等各種各樣的生物體中。如果它存在于如此多的生物體中，原因當然不僅僅是為了識別環境中的有毒物質，而是抵御感染。”

因此，研究人員開始確定與芳香烴受體已知結合伴侶結構相似的細菌分子。他們發現，他們正在尋找的細菌色素，應該能保護病原體而非損傷身體。數學模型表明，銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的兩種藍綠色吩嗪，可引起醫院內呼吸道感染，結核桿菌（Mycobacterium tuberculosis）病原體的黃色萘醌結核萘醌，與該受體的結合口袋（binding pocket）相匹配。

然后，小鼠實驗證實，芳香烴受體對于免疫系統是多么的重要。隨著肺部病原體的感染，沒有這些受體的動物可發展更為嚴重的癥狀，在其肺部有更多細菌，死亡的可能性更大。顯然，沒有芳香烴受體的話，免疫系統就不能盡早識別敵人。Kaufmann指出：“對于病原體來說，細菌毒力因子是祝福，同時也是詛咒：一方面，它們促進宿主感染，但另一方面，它們幫助宿主找到微生物。”

芳香烴受體的特別之處在于，它直接結合細菌色素，然后觸發細胞核中幾個負責分解毒力因子的基因。為此，它從外部移到細胞核的內部，在那里與DNA結合。芳香烴受體將受體和轉錄因子的作用合二為一，因此可以對感染做出迅速的反應。相反，免疫系統的其他受體必須依賴傳遞關于病原體進入細胞核的信息的輔助蛋白。

下一步，研究人員想了解芳香烴受體與其他什么轉錄因子相互作用，是什么特定的酶負責分解細菌的毒力因子。