拟南芥中两种新的泛素连接酶PUB12和PUB13抑制天然免疫反应

上一篇 / 下一篇  2011-08-29 18:44:35

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两种新发现的蛋白起着煞车闸的作用让感染之后的免疫反应减速,这一结果可能为自身免疫治疗提供线索

Towersimper注:本文为译文,仅用作研究之用,不得用作商业开发,转载请标明翻译者towersimper

[The Scientist:June 16, 2011 by Megan Scudellari ]在一种植物检测到并消灭入侵的细菌之后,它的天然免疫系统(innate immune system)必须关闭掉从而防止延长的免疫反应对植物的组织造成伤害。根据这周发表在Science杂志上一项研究,拟南芥(Arabidopsis)中这种免疫系统的功能下调的责任落在两种新的蛋白质肩上,因为细菌感染之后,这两种蛋白质能靶向并降解天然免疫受体。

这种机制,与人类免疫信号传导途径直接相似,提供一种基本的启示,有朝一日可能有助于人们开发针对自身免疫疾病的治疗方法,因为这些自身免疫疾病都是过度活跃的免疫反应造成的。

都柏林圣三一学院(Trinity College Dublin)的一名免疫学者 Luke O’ Neill(未参与该项研究)说,“这是生物学中一页美丽的篇章”,“吸引人的是,人类也使用这种相同的免疫系统,因此它对生命确实非常重要。”

拟南芥鞭毛蛋白检测受体2 (flagellin-sensing receptor 2, FLS2)是得到最好研究的植物天然免疫受体中的一种。这种受体检测能形成细菌鞭毛的鞭毛蛋白,通过激酶BAK1激活天然免疫反应。来自德克萨斯A&M大学的Libo Shan和他的同事们利用BAK1作为诱饵,观察还有哪些分子参与FLS2信号传导。在酵母中,他们发现BAK1结合两种泛素连接酶(ubiquitin ligase)---这些蛋白将泛素标签附着到其他的蛋白质上,通常并引导它们去降解。

为了确定这两种泛素连接酶PUB12和PUB13的功能,研究小组构建了缺乏这两种蛋白的突变植株。他们惊奇地发现,突变植株对鞭毛蛋白的免疫反应提高了:与野生型植株相比,它们抗细菌感染的能力提高了5到10倍。因此,PUB12和PUB13在天然免疫信号传导中起着反面的作用。当它们被BAK1磷酸化而激活后,这些连接酶就给FLS2打上降解的标记,从而导致天然免疫反应的减弱和最终的结束。

Shan说,“免疫反应发生之后,这些蛋白过来调低那种反应,以便避免造成对免疫系统的有害的组成性激活(constitutive activation)”,“它提供了一种宿主如何完美地和及时地调节免疫反应的机制。”

论文作者们写道,突变植株中提高的免疫反应可能有助于科学家们找到一些遗传操作农作物从而提高它们抵抗疾病能力的方法。然而这一发现可能也与人类健康相关,因为我们的细胞也采用类似的机制检测细菌入侵。当被一种细菌蛋白激活后,人类中Toll样受体-4 (Toll-like receptor 4, TLR4)快速磷酸化下游的一种激酶,正如FLS2磷酸化BAK1那样,激活天然免疫反应。随后,一种下游的酶给TLR4打上降解标签,正如PUB12和PUB13标记FLS2送往细胞垃圾桶中降解一样。然而,在人类中,仍然不清楚那种酶怎样被激活从而降解TLR4。

O’Neil随后在Science杂志视角(Perspectiv)栏目上写的一篇文章上说,根据BAK1在激活PUB12和PUB13中所起的作用带来的启示,“类似地,我们可能能够在人类免疫系统中找到还未发现的组分”。这些尚未找到的组分可能证明为在临床上有价值,就如同已发现TLR4涉及到很多自身免疫疾病,如风湿性关节炎和动脉粥样硬化。

D. Lu, et al., “Direct ubiquitination of pattern recognition receptor FLS2 attenuates plant innate immunity,”Science, 332:1439-42, 2011


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