病原感染与宿主互作研究获进展

  近日,华东理工大学生物工程学院教授刘琴课题组阐明了细菌通过精氨酸代谢通路,靶向利用宿主细胞质多胺池,实现巨噬细胞NLRP3炎症小体逃逸的现象。该研究成果在线发表于《细胞通讯》。

  在病原与宿主竞争的进化过程中,解析病原菌如何逃避或抑制宿主的先天免疫反应、干扰宿主的各种生理过程,以提高其寄生适合度、定植能力和传播能力,是阐明细菌感染致病机制的关键。

  炎症小体是一种细胞质内存在的多蛋白复合物,负责激活炎症反应,在先天免疫和炎症相关的疾病发生过程中具有重要作用。其中,NLRP3炎症小体是宿主固有免疫的重要组成。它能够通过激发caspase-1的活化,在天然免疫防御的过程中,促进细胞因子白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素18(IL-18)的成熟和分泌,在机体应对病原感染过程中扮演着重要角色。

  为此,研究人员通过E.piscicida转座子突变体文库感染NLRC4-/-巨噬细胞建立了细胞焦亡高通量筛选模型,发现细菌精氨酸代谢途径激活是抑制宿主NLRP3炎症小体的关键。在感染巨噬细胞过程中,E. piscicida激活自身的精氨酸代谢途径,招募宿主细胞的多胺转运系统,将细胞质内的精氨酸转化成精胺,导致宿主细胞质内精胺积累,靶向阻断钾离子外流,抑制NLRP3炎症小体的激活。研究人员进一步通过活体感染模型,证实了该菌可以通过自身精氨酸代谢途径来利用宿主体内合成的精氨酸,实现系统性感染。

  这项研究提出了细菌通过精氨酸代谢途径操控宿主NLRP3炎症小体激活分子机制,明确了病原细菌靶向调控宿主细胞多胺池以实现系统性感染这一关键策略。专家表示,该研究成果有助于更好地理解病原微生物与宿主互作这一复杂关系,为基于多胺合成和转运系统抑制剂的抗感染药物研发提供新思路。

  相关论文信息:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00146-7

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