摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)了由伯納特氏立克次氏體產(chǎn)生的具有抗氧化特性的蛋白質(zhì)。
圣保羅大學(xué)的研究人員與澳大利亞同事合作，發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)(空格)特的細(xì)菌蛋白，即使細(xì)胞有沉重的細(xì)菌負(fù)擔(dān)，也能保持人體細(xì)胞的健康。這一突破為開(kāi)發(fā)與線粒體功能障礙相關(guān)的各種疾病(包括癌癥和自身免疫性疾病)的新療法提供了潛力。線粒體是細(xì)胞的“發(fā)電站"，對(duì)提供細(xì)胞生化反應(yīng)所需的能量至關(guān)重要。
關(guān)于這項(xiàng)研究的一篇文章發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》上。研究人員分析了C. burnetii入侵宿主細(xì)胞時(shí)釋放的130多種蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)至少有一種蛋白質(zhì)能夠通過(guò)直接作用于線粒體來(lái)延長(zhǎng)細(xì)胞壽命。
圖1 Coxiella產(chǎn)生的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4保護(hù)宿主細(xì)胞免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡
在入侵宿主細(xì)胞后，C. burnetii釋放出一種迄今未知的蛋白質(zhì)，作者稱(chēng)其為線粒體coxiella效應(yīng)F (MceF)。MceF與谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4 (GPX4)相互作用，GPX4是一種位于線粒體中的抗氧化酶，通過(guò)促進(jìn)抗氧化作用來(lái)改善線粒體功能，避免細(xì)胞損傷和死亡，這可能發(fā)生在病原體在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制時(shí)。
“C. burnetii使用各種策略來(lái)阻止入侵細(xì)胞的死亡并在其內(nèi)部繁殖。一種是MceF對(duì)GPX4的調(diào)制，這是我們發(fā)現(xiàn)并在本文中報(bào)道的機(jī)制。這些蛋白質(zhì)在細(xì)胞線粒體中的重新分配使哺乳動(dòng)物細(xì)胞即使在感染了非常大的細(xì)菌負(fù)擔(dān)時(shí)也能活得更長(zhǎng)，"Dario Zamboni說(shuō)，他是這篇文章的通訊作者之一，也是里貝奧普雷托醫(yī)學(xué)院(FMRP-USP)的教授。
這項(xiàng)研究是在炎癥疾病研究中心(CRID)與澳大利亞莫納什大學(xué)教授Hayley Newton合作進(jìn)行的，該中心是FAPESP的研究、創(chuàng)新和傳播中心(RIDCs)之一。FAPESP還通過(guò)Zamboni協(xié)調(diào)的一個(gè)項(xiàng)目提供資金。
“基本上，我們發(fā)現(xiàn)了C. burnetii使用的一種策略，可以在激烈復(fù)制的同時(shí)保持細(xì)胞健康更長(zhǎng)時(shí)間。我們發(fā)現(xiàn)它的蛋白質(zhì)MceF將GPX4重定向到線粒體，在那里它作為一種有效的抗氧化劑，為受感染的細(xì)胞解毒，防止細(xì)胞成分老化，同時(shí)允許細(xì)菌的復(fù)制，“Robson Kriiger Loterio說(shuō)，他是該文章的第一作者，來(lái)自他的博士研究。
C. burnetii是一種叫做Q熱的嚴(yán)重感染的病原體，Q熱是一種相對(duì)常見(jiàn)但很少被診斷出來(lái)的人畜共患病。這種細(xì)菌在人類(lèi)中引起非典型肺炎，在牛、綿羊和山羊等一些動(dòng)物中引起克希菌病。“深入研究這種細(xì)菌的興趣恰恰在于它破壞細(xì)胞功能的能力。其他細(xì)菌只有在大量繁殖時(shí)才會(huì)致病，與之不同的是，一個(gè)C. burnetii就足以讓一個(gè)健康的人生病。所以它能有效地調(diào)節(jié)它入侵的細(xì)胞。我們開(kāi)玩笑地稱(chēng)它為杰出的細(xì)胞生物學(xué)家，因?yàn)樗心芰φ{(diào)節(jié)宿主細(xì)胞中的一切，"Zamboni說(shuō)?！八浅＿m合入侵和控制巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞，這些白細(xì)胞是生物體免疫防線的一部分，它們抑制宿主對(duì)感染的反應(yīng)。"
他補(bǔ)充說(shuō)，C. burnetii另一個(gè)有趣的方面是，它可以在細(xì)胞中復(fù)制一周左右。相比之下，導(dǎo)致嚴(yán)重食物中毒的沙門(mén)氏菌會(huì)在24小時(shí)內(nèi)導(dǎo)致宿主細(xì)胞死亡。觀察C. burnetii是了解細(xì)胞功能的好方法。在這項(xiàng)研究中，它幫助我們了解了如何治療線粒體功能障礙，并為人類(lèi)程序性細(xì)胞死亡提供了見(jiàn)解。
為了分析這種細(xì)菌破壞巨噬細(xì)胞并直接作用于線粒體的能力，研究人員對(duì)大蠟蛾(Galleria mellonella)的幼蟲(chóng)進(jìn)行了體外分析和實(shí)驗(yàn)。在研究的第一階段，他們研究了80多種來(lái)自C. burnetii的新蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)有可能與宿主細(xì)胞相互作用并破壞其功能。Zamboni說(shuō):“我們最終專(zhuān)注于MceF，因?yàn)樗苯幼饔糜诰€粒體，而線粒體在細(xì)胞死亡過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。"
該小組現(xiàn)在將繼續(xù)在兩個(gè)方面進(jìn)行研究，一個(gè)旨在更深入地了解其他感興趣的蛋白質(zhì)，另一個(gè)涉及生化研究，以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于MceF如何影響GPX4的信息。
“這項(xiàng)研究的好處是，通過(guò)研究一種細(xì)菌，我們了解了很多關(guān)于細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞死亡和逆轉(zhuǎn)線粒體功能障礙的新方法。我們不需要發(fā)明新技術(shù)。這個(gè)過(guò)程已經(jīng)在細(xì)菌與宿主細(xì)胞的相互作用中發(fā)生了。"
參考資料
[1] “Coxiella co-opts the Glutathione Peroxidase 4 to protect the host cell from oxidative stress–induced cell death" by Robson K. Loterio, David R. Thomas, Warrison Andrade, Yi Wei Lee, Leonardo L. Santos, Danielle P. A. Mascarenhas, Thiago M. Steiner, Jéssica Chiaratto, Laura F. Fielden, Leticia Lopes, Lauren E. Bird, Gustavo H. Goldman, Diana Stojanovski, Nichollas E. Scott, Dario S. Zamboni and Hayley J. Newton, 28 August 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
