馬克斯普朗克圖賓根生物學(xué)研究所的研究人員解決了良性腸道微生物如何逃避免疫系統(tǒng)這一長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。在這樣做的過(guò)程中，他們還重塑了我們對(duì)免疫受體如何與細(xì)菌運(yùn)動(dòng)蛋白鞭毛蛋白相互作用的理解。

科學(xué)家們?cè)谌祟?lèi)腸道中發(fā)現(xiàn)了一種新型鞭毛蛋白，稱(chēng)為“沉默鞭毛蛋白”，它與免疫受體 Toll 樣受體 5 結(jié)合，不會(huì)引起促炎反應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)為免疫系統(tǒng)提供了一種機(jī)制來(lái)耐受有益微生物，同時(shí)保持對(duì)病原體的反應(yīng)。

人體腸道是良性、有益、有時(shí)有害的細(xì)菌的棲息地。為了擊退這些最后提到的病原體，免疫系統(tǒng)首先通過(guò)各種受體識(shí)別微生物產(chǎn)物的存在。其中之一是 Toll 樣受體 5 (TLR5)：它結(jié)合鞭毛蛋白，鞭毛蛋白是構(gòu)成細(xì)菌鞭毛的蛋白質(zhì)，細(xì)菌用來(lái)游泳。一旦與鞭毛蛋白結(jié)合，TLR5 就會(huì)誘導(dǎo)促炎免疫反應(yīng)。

然而，病原體并不是唯一產(chǎn)生鞭毛蛋白的腸道居民。無(wú)害和有益的細(xì)菌也會(huì)產(chǎn)生它。這就提出了這些有益細(xì)菌如何逃避免疫反應(yīng)的問(wèn)題。雖然一些細(xì)菌通過(guò)產(chǎn)生不再與受體結(jié)合的鞭毛蛋白來(lái)避免 TLR5，但先前的研究表明，對(duì)人類(lèi)宿主無(wú)害的所謂共生細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生具有完整結(jié)合位點(diǎn)的鞭毛蛋白。

由圖賓根馬克斯普朗克生物學(xué)研究所的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在有了一個(gè)解釋。通過(guò)針對(duì) TLR5 激活和結(jié)合篩選 116 種不同的鞭毛蛋白，研究人員發(fā)現(xiàn)大約一半與之前描述的鞭毛蛋白不同。這些鞭毛蛋白顯示出與 TLR5 的強(qiáng)結(jié)合，類(lèi)似于來(lái)自病原體的鞭毛蛋白，但未能引發(fā)炎癥反應(yīng)。因此，科學(xué)家們將這種新的鞭毛蛋白變體稱(chēng)為“沉默鞭毛蛋白”。

以前，鞭毛蛋白與 TLR5 的結(jié)合被認(rèn)為足以激活炎癥反應(yīng)。共生體產(chǎn)生結(jié)合 TLR5 的鞭毛蛋白而不啟動(dòng)免疫反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了之前對(duì) TLR5 如何開(kāi)啟的理解。

不同的交互方式

“我們現(xiàn)在知道細(xì)菌鞭毛蛋白可以通過(guò)至少三種不同的方式與 TLR5 相互作用：結(jié)合并誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，結(jié)合但不誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，以及通過(guò)不結(jié)合來(lái)逃避，”該研究的資深作者 Ruth Ley 解釋說(shuō)，馬克斯·普朗克圖賓根生物研究所微生物組科學(xué)系主任。“TLR5 受體的反應(yīng)非常可調(diào)，”她補(bǔ)充道。

隨后的宏基因組分析表明，沉默鞭毛蛋白在人類(lèi)腸道中非常普遍，因此代表了“大量的、以前未被重視但與生理相關(guān)的 TLR5 結(jié)合蛋白群體，”該研究的第一作者 Sara Clasen 說(shuō)。TLR5 與許多腸道相關(guān)疾病有關(guān)，但也在癌癥和神經(jīng)病等其他疾病中發(fā)揮作用。這些發(fā)現(xiàn)提供了對(duì) TLR5 激活機(jī)制的更深入見(jiàn)解，因此有助于更好地了解 TLR5 相關(guān)疾病。

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