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Cell解读!传播莱姆病的蜱虫或能产生特殊的抗生素来保护其免于被人类皮肤细菌所感染!

  1. 莱姆病
  2. 蜱虫
  3. 细菌
  4. 宿主
  5. Dae2蛋白

来源:本站原创 2020-12-21 08:24

2020年12月21日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一篇发表在国际杂志Cell上题为“Ticks resist skin commensals with immune factor of bacterial origin”的研究报告中,来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现,莱姆病蜱虫或能产生抗生素保护其免受人类皮肤细菌的伤害。蜱虫过着非常危

2020年12月21日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一篇发表在国际杂志Cell上题为“Ticks resist skin commensals with immune factor of bacterial origin”的研究报告中,来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现,莱姆病蜱虫或能产生抗生素保护其免受人类皮肤细菌的伤害。蜱虫过着非常危险的生活,其大部分时间都是在不同的栖息地和季节中寻找宿主,一旦其遇到爬行动物、鸟类或像人类等哺乳动物时,就会与之密切相连,尽管蜱虫因会传播诱发莱姆病的伯氏疏螺旋体而臭名昭著,但其自身的免疫系统却能保护其不备病原体所感染,这到底是为何?

这项研究中,研究人员就回答了这一问题,他们研究发现,蜱虫或能构建特殊的吸血机器,其免疫系统是为何这种独特的生活方式而专门定制的,蜱虫的防御策略在体内体外是同时进行的,当其以宿主为食时或许就能杀灭宿主机体中的常驻微生物。如果没有特殊基因的保护作用,蜱虫很容易被葡萄球菌感染(宿主机体最常见的一种共生细菌类型),这些细菌会在宿主皮肤表面“铺上地毯”,但一般对宿主无害。

图片来源:Matt Pinski

研究者Chou说道,这是首次有人识别出了蜱虫的天然病原体并建立了蜱虫被感染的分子机制,蜱虫会将很多微生物传播给人类、牲畜和其它动物,这要比任何已知的节肢动物都要多,但其自身的脆弱性也暴露了出来。蜱虫体内名为dae2的基因最初是在细菌中进化的,其所编码的蛋白质能够作为抵御其它细菌感染的制剂;早在几亿年前,当蜱虫的祖先开始以血液为食时,其就从宿主体内偷走了dae2基因,并使其成为了自身基因组的一部分。

dae2基因代表了所谓的基因从细菌水平转移到动物体内的案例,这种转移发生在以血液为食物的进化过程中,但这或许并不是一个巧合。研究者表示,我们一直在想,为何蜱虫要以血液为食,血液不仅需要大量的能量来加工成为有用的食物,而且蜱虫还需要咬住并附着在比其身形大得多的动物身上,这看起来是一项非常危险的运动,但如果有一种强大的、dae2增强的免疫系统,蜱虫或许就能够不断发展,扩大并补充其血腥的生态位。

当研究人员开始研究肩突硬蜱(一种鹿身上寄生的蜱虫)中dae2基因时,他们认为,蜱虫对该基因的获取或许能保护其免于寄生在蜱虫身上的细菌(伯氏疏螺旋体)的影响。通过多次实验研究者试图寻找该基因抑制伯氏疏螺旋体影响蜱虫的分子机制。研究者Beth M. Hayes说道,蜱虫获得这种免疫效应器来杀灭寄生在其体内的细菌似乎并没有什么意义,随后研究者深入研究后提出了dae2或许能保护蜱虫抵御宿主体内的葡萄球菌的想法,研究者发现,当将Dae2蛋白引入到培养着葡萄球菌的培养液中时,培养液变清亮了,这时候他们或许找到了新的研究方向。

紧接着研究人员进行了一系列实验,首先将来自一系列蜱虫物种中的dae基因与其最初衍生的细菌的tae基因进行比较,通过进行高分辨率蛋白结构的比较分析,研究人员使用这些蛋白质的计算机模型来比较其与细菌细胞壁中分子接触时的形状和接触方向。随后他们检测了蛋白质抵御来自细菌细胞壁中实际分子的作用效果,结果发现,Dae2蛋白能快速降解来自普通皮肤细菌的材料,但Tae2却不行。此外,Dae2还能杀灭多种细菌,尤其是三种非常常见的细菌(人类皮肤的共生细菌)。

当研究人员利用RNA干扰技术,从一部分小鼠机体中消除了食血蜱虫机体中Dae2基因的效应时,他们发现,葡萄球菌的水平高于携带功能性蛋白的蜱虫的水平,这些蜱虫也比携带Dae2的蜱虫更能保持较小的身形,且体重增加也更少。最后研究者Chou说道,这是一种关于蜱虫如何与微生物相互作用的新思路;蜱虫携带的微生物会在全球范围内引起人类和动物的疾病,其共生体是我们的病原体,而我们的共生体又是其病原体。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Beth M.Hayes,Atanas D.Radkov,Fauna Yarza, et al. Ticks Resist Skin Commensals with Immune Factor of Bacterial OriginCell (2020) doi:10.1016/j.cell.2020.10.042

【2】Lyme disease ticks produce antibiotic that protects them from human skin bacteria

by University of California, San Francisco

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