防御素（defensins）是很小（15-20殘基）富含半胱氨酸的、陽離子蛋白質，屬于抗微生物肽的一類。存在于脊椎動物和無脊椎動物。防御素有很強的抗細菌、真菌和具外套膜病毒作用。免疫系統的細胞含有這些肽協助殺死被吞噬的細菌，防御素存于嗜中性粒細胞和幾乎所有的上皮細胞。

細菌所釋放的毒素，有著延展性的表面，使它們能夠穿過宿主細胞的多孔區域，從而為細菌保持活動狀態鋪平道路。但是相同的延展性會使毒素容易受到免疫系統蛋白的攻擊，這些蛋白會結合毒素并使它們失去作用。

這些小蛋白被稱為防御素（defensins），是由大約30個氨基酸組成的肽。最近十多年來，科學家們已經知道，防御素可中和細菌毒素，但是直到現在也不知道背后的機制。

雖然研究人員將一種單一防御素用于大多數實驗，但是他們的研究以及其他少量研究表明，所有防御素都非常相似，因此都擁有這種能力。這使得防御素成為藥物開發的一種很有前途的模型，這些藥物可模擬它們的活性并減少病原體的感染力。

在最近一期的《Immunity》雜志發表的一項研究揭開了防御素中和病原菌釋放毒素的作用機制。本文資深作者、俄亥俄州立大學化學和生物化學助理教授Dmitri Kudryashov說：“我們研究結果的一個重要部分是，防御素可提供通用型保護。不是每一個單一毒素都將會受到影響，但是許多毒素都會受到影響。”

“它們不如一個獲得性抗體反應那么有效，但是后者需要時間。所以當身體第一次遇到一種病原體時，防御素就可提供一種效率稍差但是通用的防護。這就是它們的實力所在。”

防御素是先天免疫系統（當病原體侵入人體時的第一道防線）的一部分。作為抵抗病原體盾牌的兩種細胞，在它們意識到它們當中有傳染性生物體之后，便會分泌防御素。

在相互作用的另一面，入侵的傳染細菌可產生毒素——也是蛋白質，可以到達較遠部位，并執行其功能，使宿主條件更有益于細菌存活。一些毒素的技術涉及不穩定的宿主細胞，所以它們無法參與嘗試對抗或殺死入侵的細菌。

在之前的一篇論文中，Kudryashov及其同事描述了毒素結構剛度不足如何成為它們成功的一個秘訣，它們可以將自己去折疊，以穿過宿主細胞膜，然后在細胞內另一側重新折疊成它們的有毒結構。

Kudryashov說：“這是細菌毒素一種非常復雜和聰明的作用方式。許多不同的毒素被遠距離釋放，正因為如此，中和它們才顯得如此重要。”

然而，本研究第一作者、俄亥俄州立大學化學和生物化學科學家Elena Kudryashova稱，同樣的剛度不足，才使得毒素易受防御素中和作用的影響。

毒素能夠通過附著到這些蛋白質上的特定位置，觸發錯誤折疊發生在不恰當的時間，而改變其結構。而防御素可以利用毒素的這種能力。

Kudryashova說：“防御素變成未正確折疊毒素的一部分。它們以這樣一種方式融入毒素，這意味著它基本上無法實現其功能。”

為了確認這一機制，研究人員進行了大量的試管實驗，利用一種已知的人類防御素，對抗多種傳染性細菌相關的毒素，然后利用其他防御素進一步擴展了研究工作?？茖W家也向實驗溶液中加入了鹽和其他物質，再現生理條件，以表明防御素在這些情況下會是活躍的。

這項研究證實了防御素識別并禁用細菌毒素的通用能力，也表明防御素似乎限制了它們對毒素的中和行為，而不是其他必須正確運作以保持人體健康的蛋白。這些特征使它們成為有吸引力的藥物模型，可能成為對抗耐藥細菌的候選藥物的一部分。

目前，該研究小組正在檢測防御素對抗病毒蛋白的有效性。