芳香烃受体——免疫系统的新武器

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Nature：发现免疫系统的新武器
) W) x0 v# P; @0 g! T5 z# e2014-08-18 1 来源：生物360 作者：koo  3 w" R: o* e' a7 r/ C
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最近，德国马克斯普朗克感染生物学研究所的研究人员发现了免疫系统用以识别病原体的一种全新方式。相关研究结果发表在2014年8月13日的《Nature》杂志。* E/ {4 U. n! T* ]- S
芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）一直是药理学家和毒理学家研究的重点，因为它能识别环境中的毒素。然而，它也在免疫系统中起着重要的作用。由马克斯普朗克感染生物学研究所Stefan H. E. Kaufmann带领的科学小组发现，已经侵入人体的细菌毒力因子，也结合芳香烃受体。因此，先天免疫反应被激活，这些因子立即被分解。根据这一发现，科学家们确定了一个迄今未知的免疫系统组件：细菌毒力因子不仅可以被抗体中和，而且也能被直接破坏。
: v6 ^/ G# u" `, T0 {) g/ B直到现在，免疫生物学家们在很大程度上忽视了一种可能性：免疫系统可直接破坏细菌毒力因子。在很多细胞（包括免疫细胞和上皮细胞）中表达的芳香烃受体，具有更令人惊讶的作用。到目前为止，该受体主要被称为环境毒素的一个结合位点，这些环境毒素中最为有害的是TCDD——即使微小的浓度也能引起致命性器官损害。马克思普朗克感染生物学研究所的Pedro Moura-Alves称：“然而，它发生在线虫到昆虫到人类等各种各样的生物体中。如果它存在于如此多的生物体中，原因当然不仅仅是为了识别环境中的有毒物质，而是抵御感染。”+ F. K% Q  O) x! d9 q% a% T! Q% E
因此，研究人员开始确定与芳香烃受体已知结合伴侣结构相似的细菌分子。他们发现，他们正在寻找的细菌色素，应该能保护病原体而非损伤身体。数学模型表明，铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的两种蓝绿色吩嗪，可引起医院内呼吸道感染，结核杆菌（Mycobacterium tuberculosis）病原体的黄色萘醌结核萘醌，与该受体的结合口袋（binding pocket）相匹配。
) a$ w. N8 L+ s- \1 N! W然后，小鼠实验证实，芳香烃受体对于免疫系统是多么的重要。随着肺部病原体的感染，没有这些受体的动物可发展更为严重的症状，在其肺部有更多细菌，死亡的可能性更大。显然，没有芳香烃受体的话，免疫系统就不能尽早识别敌人。Kaufmann指出：“对于病原体来说，细菌毒力因子是祝福，同时也是诅咒：一方面，它们促进宿主感染，但另一方面，它们帮助宿主找到微生物。”- x  P; l, L& C4 q
芳香烃受体的特别之处在于，它直接结合细菌色素，然后触发细胞核中几个负责分解毒力因子的基因。为此，它从外部移到细胞核的内部，在那里与DNA结合。芳香烃受体将受体和转录因子的作用合二为一，因此可以对感染做出迅速的反应。相反，免疫系统的其他受体必须依赖传递关于病原体进入细胞核的信息的辅助蛋白。% w" S1 F5 F* i9 Y1 m; R
下一步，研究人员想了解芳香烃受体与其他什么转录因子相互作用，是什么特定的酶负责分解细菌的毒力因子。3 \+ S4 d, [0 @  f3 E4 G5 e3 D7 b
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Pedro Moura-Alves, Kellen Faé, Erica Houthuys, Anca Dorhoi, Annika Kreuchwig, Jens Furkert, Nicola Barison, Anne Diehl, Antje Munder, Patricia Constant, Tatsiana Skrahina, Ute Guhlich-Bornhof, Marion Klemm, Anne-Britta Koehler, Silke Bandermann, Christian Goosmann, Hans-Joachim Mollenkopf, Robert Hurwitz, Volker Brinkmann, Simon Fillatreau, Mamadou Daffe, Burkhard Tümmler, Michael Kolbe, Hartmut Oschkinat, Gerd Krause& Stefan H. E. Kaufmann. AhR sensing of bacterial pigments regulates antibacterial defence. Nature, 13 August 2014; doi:10.1038/nature13684