PLoS Pathog：新研究揭示细菌蛋白在促进病毒增殖方面起着关键作用

在一项新的研究中，来自德克萨斯大学西南医学中心的两个实验室——一个研究细菌，另一个研究病毒，开展了一项独特的合作，发现了两种似乎是在抗击感染方面起着至关重要作用的免疫蛋白。这一发现可能会带来治疗微生物感染甚至癌症的新策略。相关研究结果于2024年5月16日发表在PLoS Pathogens期刊上，论文标题为“Exploiting bacterial effector proteins to uncover evolutionarily conserved antiviral host machinery”。

论文共同通讯作者、德克萨斯大学西南医学中心微生物学助理教授Don Gammon博士说，“通过研究细菌蛋白如何促进病毒复制，我们发现了阻止病毒在从飞蛾到人类等多种生物体内复制的新因素。”

Gammon 博士的实验室利用病毒产生的免疫逃避蛋白分子。这些蛋白会使免疫系统的一部分失效，从而使病毒在细胞中复制，研究这些蛋白可以揭示免疫系统如何靶向病毒感染。论文共同通讯作者、德克萨斯大学西南医学中心Neal Alto博士解释说，与病毒一样，一些细菌也会借助称为效应蛋白的蛋白在其他生物的细胞内复制，其中许多效应蛋白会阻碍免疫反应。鉴定细菌效应蛋白是其实验室的研究重点之一。

Gammon博士和Alto博士推断，将他们的专业知识结合起来，也许能找出有机体用来对付细菌和病毒感染的免疫机制。他们利用基因技术促使飞蛾细胞单独产生 210 种细菌效应蛋白，这些效应蛋白由七种不同的细菌病原体共同产生。然后，他们测试了这些表达细菌效应蛋白的细胞允许四种虫媒病毒复制的能力，其中这些虫媒病毒每年造成数百万人感染。虽然虫媒病毒通常由蚊子等吸血昆虫传播，但它们通常无法在飞蛾细胞中复制。

利用这种方法，这些作者发现了六种细菌效应蛋白，它们能让所有四种虫媒病毒在飞蛾细胞内增殖。虽然这四种虫媒病毒都能在人体细胞内进行一定程度的复制，但通过改变人体细胞的基因来产生这些细菌效应蛋白，却能大大提高病毒的增殖能力。

图片来自PLoS Pathogens, 2024, doi:10.1371/journal.ppat.1012010

在进一步的实验中，这些作者只挑出了这些细菌效应蛋白中的一种——一种从人类感染细菌弗氏志贺菌（Shigella flexneri）中分离出来的名为IpaH4的蛋白，发现这种蛋白通过降解两种名为SHOC2和PSMC1的蛋白，阻止细胞免疫机制挫败病毒复制，而这两种蛋白以前从未与抗菌免疫联系在一起。Alto博士说，由于飞蛾细胞和人体细胞都会产生这些蛋白，它们似乎在进化早期就出现在这两种生物共同的祖先体内。因此，这些蛋白可能在动物界许多生物的先天免疫中发挥着广泛的作用。

Gammon博士说，未来对SHOC2和PSMC1如何在免疫系统中运作的研究可能会带来抗菌和抗病毒药物的新设计。他补充说，这也可能为治疗包括癌症在内的其他疾病的新疗法铺平道路。飞蛾细胞对某些病毒的复制具有天然的抵抗力，某些类型的癌细胞也与飞蛾细胞一样，会阻碍病毒增殖，从而无法有效使用一种称为溶瘤疗法（oncolytic therapy）的癌症治疗方法，其中溶瘤疗法是利用病毒感染来杀死癌细胞。

这些作者计划继续研究IpaH4蛋白和其他一些细菌效应蛋白如何影响抗菌免疫。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Aaron Embry et al. Exploiting bacterial effector proteins to uncover evolutionarily conserved antiviral host machinery. PLoS Pathogens, 2024, doi:10.1371/journal.ppat.1012010.