Science:首次證實宿主細胞通過減少鎂供應阻止細菌生長

發布時間:2019/11/29 16:15:28  作者:

當病原體入侵宿主細胞時,我們的身體會使用各種方法來對抗它們。在一項新的研究中,來自瑞士巴塞爾大學生物中心的研究人員如今能夠證實一種細胞泵如何控制這種入侵的病原體。這種細胞泵導致鎂缺乏,從而限制了細菌性病原體生長。相關研究結果發表在2019年11月22日的Science期刊上,論文標題為“Host resistance factor SLC11A1 restricts Salmonella growth through magnesium deprivation”。


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被沙門氏菌(紅色)感染的巨噬細胞(藍色)的電鏡顯微圖,圖片來自University of Basel, Biozentrum。


當細菌性病原體感染有機體時,這種防御系統立即開始抵抗細菌。為了逃避巡邏中的免疫細胞,一些細菌侵入宿主細胞內并在其中增殖。但是,宿主已產生各種策略來控制細胞內細菌。

巴塞爾大學生物中心的Olivier Cunrath博士和Dirk Bumann教授現發現鎂對于宿主細胞內的細菌生長至關重要。鎂缺乏是細菌的一種應激因素,會阻止它們的生長和增殖。宿主細胞使用一種稱為NRAMP1的轉運蛋白(即前面提及的細胞泵)限制鎂對這些細胞內病原體的供應。

宿主蛋白抑制病原體

在這項新的研究中,這兩名研究人員研究了沙門氏菌,即一種引起腸胃炎和傷寒的細菌性病原體。這種細菌在免疫系統的巨噬細胞中以小包裹體的形式存在。沙門氏菌在這些囊泡(即小包裹體)中是否增殖和擴散以及它們的增殖和擴散到底有多快取決于NRAMP1轉運蛋白的正常運行。

Bumann說:“幾十年來,人們一直知道NRAMP1讓宿主更具抵抗力,但是如何和為什么會這樣仍然不清楚。我們非常吃驚地發現這種轉運蛋白將鎂離子從這些囊泡中抽出,從而限制了沙門氏菌的生長。這是一種新的完全出乎意料之外的機制。”

鎂作為細菌的致命弱點

鑒于鎂是許多代謝酶的一種至關重要的成分,因此鎂缺乏會減少細菌的代謝和生長。Cunrath說,“鎂似乎是細胞內病原體的致命弱點。可用的鎂越少,它們就越難以獲取。細菌會保持警覺并激活所有的鎂吸收系統。盡管如此,它們仍無法吸收足夠的鎂。但是,如果宿主細胞中的這種細胞泵有缺陷,那么充足的鎂可以使沙門氏菌快速生長。”

轉運蛋白影響宿主抵抗力

NRAMP1的功能決定了宿主對感染的敏感性。NRAMP1減少的動物和人類更容易受到各種細胞內病原體的侵害。如果完全沒有這種轉運蛋白,那么即使是極少數的病原體也會引起致命的感染。

感染總是宿主與病原體之間的競爭。使細菌更難獲得鎂的新藥可以進一步減慢病原體的傳播速度,從而為宿主打敗病原體感染提供一種決定性優勢。


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