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科學家發現動物對抗病毒的防御系統可能起源于細菌
日期:2019年10月25日 07:50     

  近日,以色列魏茲曼科學研究所科研人員在Nature上發表了題為“Cyclic GMP–AMP signalling protects bacteria against viral infection”的文章,發現某些細菌具有與動物天然免疫的核心組成部分——cGAS–STING通路相關的抗病毒機制,揭示了這種重要的動物抗病毒防御系統可能起源于細菌。
  cGAS(環狀GMP-AMP合成酶,cyclic GMP-AMP Synthase)-STING(干擾素基因刺激蛋白,stimulator of interferon genes)信號通路是動物天然免疫系統的一個重要組成部分,通過檢測異常定位于胞漿的DNA,催化GTP和ATP之間發生化學反應并生成cGAMP(環鳥腺苷酸,cyclic GMP-AMP),cGAMP作為先天免疫系統的信使,與STING結合,進一步激活免疫反應。既往研究表明,細菌中也檢測到cGAMP的產生。在霍亂弧菌(Vibrio cholerae)中,cGAMP可以激活一種能降解細菌內膜的磷脂酶,但其生物學功能仍不清楚。在本研究中,科研人員發現cGAMP信號是細菌中常見的抗病毒防御系統的一部分。該系統由一個四基因操縱子組成,分別編碼細菌cGAS、相關磷脂酶和兩個具有與真核生物泛素化相關蛋白質相似結構域的酶。這一系統可以抵御大多數病毒的感染:感染可以觸發cGAMP的產生,進而激活磷脂酶,降解細菌細胞膜中的磷脂分子,導致細胞膜喪失完整性,在噬菌體復制完成前“殺死”細胞,以此防止病毒擴散到鄰近細胞,保護細菌細胞群。科研人員發現在超過10%的原核基因組中均存在相似系統,除了磷脂酶,細菌也可能通過其他方式觸發細胞死亡以防止病毒感染。由于細菌缺少細胞核,與真核生物泛素化相關蛋白質相似結構域的酶可能有助于細菌區分細胞質病毒DNA和細菌DNA。該研究發現了真核生物和細菌先天免疫之間的相似性,有助于進一步揭示人類先天免疫系統的進化起源。(摘譯自Nature, Published: 18 September 2019)
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