Science:DNA曝光一場四千萬年的爭奪戰
日期:2014-12-15 09:29:04
科學家們對21種靈長類動物(從松鼠、猴子到人)進行了DNA檢測,曝光了感染性細菌與宿主之間一場漫長的進化戰爭,這項研究發表在本周的Science雜志上。
營養免疫(nutritional immunity)是機體對抗細菌入侵的一種防御性策略,現在這一策略越來越受到人們的重視。
“科學家們知道營養免疫已經有40年了,”文章的第一作者,Utah大學的Matthew Barber博士說。“這項研究告訴我們,在四千萬年來的靈長類進化中,細菌和靈長類動物的鐵元素爭奪戰是物種存活的一個決定性因素。”這項研究還揭示了一個對抗細菌感染的遺傳學資源庫,這類信息將能幫助人們更好的應對新興疾病。
當人體受到感染時,打噴嚏、流鼻涕和發炎都是免疫系統擺脫入侵者的嘗試。實際上我們體內還有另一個更為低調的防御機制,營養免疫。這一機制主要是通過隱藏血液循環中的鐵,試圖餓死入侵的感染性細菌,因為鐵是這些細菌生存所需的必要元素。
血液中負責轉運鐵的轉鐵蛋白能將鐵元素包裹起來,這個策略看起來很高明,但入侵者并不會就此作罷。一些致病菌(包括引起腦膜炎、淋病和敗血癥的細菌)演化出了轉鐵蛋白結合蛋白(TbpA),TbpA能抓住轉鐵蛋白并偷走它的鐵。在此之前,人們并沒有完全意識到這場鐵元素爭奪戰的重要性。
“宿主與致病菌之間的互作是暫時性的,”文章的資深作者,Utah大學的助理教授Nels Elde說。“只有廣泛分析靈長類動物的遺傳多樣性才能了解到這場戰爭的重要意義。”
從戰場遺留的痕跡,我們可以大致推斷這場戰爭的過程,Barber和Elde正是這樣再現了鐵元素爭奪戰。為了分析轉鐵蛋白和TbpA在進化過程中發生的改變,他們對21種靈長類動物的轉鐵蛋白和十多個菌株的TbpA進行了DNA檢測。研究顯示,轉鐵蛋白和TbpA累積的大多數改變集中在這兩個蛋白的接觸區,這里就是這場進化戰爭的發生地。研究人員在此基礎上進行研究,發現TbpA發生改變以抓牢轉鐵蛋白,而轉鐵蛋白通過改變來逃避TbpA。
世界上大約四分之一的人攜帶轉鐵蛋白的基因變異,這樣的轉鐵蛋白不容易被一些感染性細菌識別,這可以說是鐵元素爭奪戰的最新進展。理解營養免疫等天然防御機制采用的策略,可以幫助人們找到對抗耐藥菌和新興疾病的辦法。
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