我國攻克“空調肺”新線索解析嗜肺軍團菌平衡術

在城市的供水管道、蓄水池、冷卻塔和空調系統中，隱藏著“危險分子”——嗜肺軍團菌，該病菌會引起人體重癥肺炎癥狀，俗稱“空調肺”。當前，“狡猾”的嗜肺軍團菌如何“攻破”人類免疫系統，從而導致“空調肺”等疾病，在科學界還未有清楚的認知。

近日，福建師范大學生命科學學院歐陽松應教授團隊與美國普渡大學羅招慶課題組合作的一項研究，為深入探究嗜肺軍團菌感染過程提供了線索。相關成果發表在國際著名期刊《歐洲分子生物學學會雜志》上。

“軍團菌可不是普通的‘盜匪’，它們不僅擅長使用進攻武器‘攻城拔寨’，同時還懂得如何有效合理地回收和恢復資源，保證軍團菌長期可持續發展。我們的研究為大家展現了軍團菌如何通過‘MvcA-MavC’這一對‘相互制約武器’，在感染過程中，利用其獨特平衡機制，既不讓免疫系統傷及細菌本身又不至于因為持續抑制免疫反應，而導致寄主細胞死亡影響病菌繁殖。”歐陽松應說。

病菌“進攻”也需要掌握一個“度”

在日常生活中，我們要面臨各種病原微生物的威脅，軍團菌就是其中之一。

據了解，當前現已分離了超過30種軍團桿菌，至少19種是人類肺炎的病原，其中最常見的為嗜肺軍團菌，占比達85%—90%。我國于1982年在南京首次發現該病菌，此后在北京、上海等城市陸續發現。

病原微生物與人類之間進行著長期而復雜的斗爭，它們通過不斷繁殖、變異和進化，增強自己的毒力或致病力。“泛素化修飾能夠調控真核細胞中幾乎所有的過程，尤其在細胞分裂和免疫反應等方面起著不可或缺的作用。”歐陽松應介紹，許多病原菌在與宿主細胞的長期博弈過程中，進化出多種方式來干預宿主的泛素修飾系統，從而達到增強侵染效率和逃避宿主免疫“監視”的目的。

“嗜肺軍團菌主要通過一個稱為Dot/Icm的IV型分泌系統，分泌大約330個效應蛋白‘武器’到宿主細胞中，‘挾持’和‘干擾’宿主的各種信號通路，抑制機體的免疫系統，以輔助細菌在宿主細胞內增殖。”歐陽松應說。

歐陽松應指出，需要注意的是，嗜肺軍團菌能夠成功感染宿主，需要掌握一個“度”：這些“武器”需要既能夠劫持并抑制宿主的免疫系統完成感染，同時又不能因為過分抑制而導致機體免疫力下降過多而引起細胞死亡，失去賴以生存的“寄居所”。

這對“武器”是病菌保持平衡的秘訣

在宿主的免疫反應和細胞生存等過程中，有個不能忽視的重要“角色”——UBE2N。

羅招慶在前期研究中發現，嗜肺軍團菌的效應蛋白MavC通過一定的催化方式將泛素（Ub）連接到UNE2N上形成UBE2N-Ub，從而完成對UBE2N的泛素化修飾并抑制其功能。持續抑制UBE2N的功能，會降低機體的免疫力，導致感染細胞死亡，不利于軍團菌在細胞內增殖。

那么嗜肺軍團菌通過什么來逆轉這個抑制過程呢？科技日報記者了解到，在最新的這項研究中，科學家給出了答案。

“我們在研究中發現，位于嗜肺軍團菌的效應蛋白MavC下游的MvcA基因，編碼了一個能特異性地對UBE2N-Ub進行去泛素修飾的酶——MvcA。令人意外的是，MvcA和MavC在蛋白序列和結構上高度相似，且均具有泛素脫酰胺酶功能。”歐陽松應說。

“如果把嗜肺軍團菌比喻為‘盜匪’頭目的話，該發現就好比‘盜匪’頭目派了‘倆小偷’MavC 和MvcA互相配合。偷盜前，MavC負責蒙蔽UBE2N，從而更容易控制宿主。5小時后，MvcA負責釋放宿主，而后恢復UBE2N的功能。”歐陽松應教授比喻說。

由此表明，嗜肺軍團菌通過控制MavC和MvcA在感染過程中的表達，滿足在不同時間段平衡感染細胞對UBE2N功能的需求。

據悉，歐陽松應課題組這次關于嗜肺軍團菌的又一重大研究，不僅揭示了MvcA的全新功能及其催化機制，更為探究兩個蛋白質結構高度相似但生化功能截然不同的原因提供了線索，也為研發“空調肺”藥物提供了新方向。