陈根:除了人类,细菌也有免疫系统?

时间:2022-04-16 17:05:27       来源:陈述根本

文/陈根

免疫系统是身体的卫士,是机体执行免疫应答及免疫功能的重要系统。免疫系统也是防卫病原体入侵最有效的武器,它能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的因素,并维持人体内环境的健康。

过去,人们一直认为免疫是人体免疫系统特有的功能,而现在,越来越多的研究证实,细菌也存在与人体相似的免疫功能。研究人员发现,像人类一样,细菌有各种免疫系统来抵御病毒等病原体。

比如,CRISPR就是细菌的免疫系统,这也给基因疗法提供了窗口。在目前已经发现的细菌中的百分之四十,古细菌中的百分之九十都拥有这种系统。CRISPR和人类获得免疫记忆的过程非常相像,大致来说可以分为获得免疫,产生CRISPR RNA,消除目标外源DNA或降解病原体的DNA,使其无害。

而现在,在瓦赫宁根大学和研究机构生物化学实验室的助理教授Daan Swarts的研究小组中,已经发现了一种全新的免疫系统,它利用另一种机制来中和入侵者。该研究结果发表在科学杂志《细胞》上。

研究人员们证明,一种新型的细菌“Argonaute蛋白”,在检测到入侵的DNA后,故意分解所有具有雄辩名称的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的分子。

具体来看,Argonaute蛋白出现在植物和人类等多细胞生物中,但也出现在细菌等单细胞生物中。这些Argonautes被编程为一小段“引导RNA”或“引导DNA”,以寻找具有相同序列的入侵RNA或DNA。在大多数情况下,入侵者会被切割成更小的、无害的碎片,从而被摧毁。

尽管斯瓦特研究中的Argonaute蛋白也使用了引导RNA,但研究人员最终使其通过一种根本不同的方法进行防御:在检测到入侵的DNA后,Argonaute蛋白通过分解NAD+完全关闭了细胞。

其中,NAD+分子在细胞的新陈代谢中具有关键功能,并保持众所周知的引擎运转,使细胞继续存在。没有NAD+,细胞最终会死亡。

研究人员表示:“这听起来可能是矛盾的,但这正是要发生的事情。通过让受感染的细胞死亡,入侵者不能繁殖或传播到邻近的细菌。细菌细胞被‘牺牲’了,以拯救其他健康的细胞。”

研究人员在不同种类的细菌中都发现了这种免疫系统。正如研究人员所指出的:“人们常常低估了细菌的能力,不管细菌有多小,它们的免疫系统已经进化了数百万年,变得越来越先进。它们必须如此,因为病毒往往也非常复杂。”这也启示我们,可以从细菌免疫系统的视角出发,在未来,我们也许能够利用这种基因工具检测人体中的疾病,从而实现人类想要治疗疾病的效果。

关键词: 免疫系统 研究人员 获得免疫