研究揭示支原体病原体悄悄越过人体免疫防线新机制

2018-11-30 绿谷生物 Nature
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 在一项新的研究中,瑞典斯德哥尔摩大学、卡罗琳斯卡研究所、澳大利亚国立大学和德国马克斯普朗克化学能转换研究所的研究人员发现支原体病原体以一种独特的可能保护它们免受我们的免疫反应的方式制造DNA。这一结果可能提供新的途径来对抗利用这种策略的支原体病原体。相关研究结果发表在2018年11月15日的Nature期刊上,论文标题为“Metal-free ribonucleotide reduction powered by a DOPA radical in Mycoplasma pathogens”。论文通讯作者为斯德哥尔摩大学生物化学与生物物理系教授Martin Högbom。

在支原体RNR中,DOPA自由基替换金属离子,图片来自Hugo Lebrette。


每次细菌分裂时,它们都需要复制它们的整个DNA。它们必须生产大量的四种DNA构成单元(building block),即碱基A、T、C和G。制造这些结构单元的酶称为核糖核苷酸还原酶(ribonucleotide reductase, RNR)。由于RNR发挥着重要的作用,人们已对它开展了50多年的深入研究。在此期间,人们已观察到在从人类到细菌的所有生物中,RNR需要金属离子起作用。我们的免疫系统用来对抗入侵细菌的一个通用策略是让它们缺乏金属离子。

论文共同第一作者、斯德哥尔摩大学生物化学与生物物理系研究生Vivek Srinivas说,“我们在支原体中发现了一个不需要金属离子的RNR蛋白家族。”

在这项新的研究中,这些研究人员证实这种类型的RNR不是使用金属离子,而是使用经过修饰的氨基酸自由基---3,4-二羟基苯丙氨酸(3,4-dihydroxyphenylalanine, DOPA)自由基---来引发化学反应。自由基是具有奇数电子的分子,这使得它们具有很强的反应性。

使用这组新的RNR的许多细菌是侵入呼吸道和生殖道中粘膜表面的支原体病原体。进化出这种特殊的产生DNA构成单元的方法就使得这些细菌在缺乏金属离子的情形下也能够存活下来和进行增殖。

参考资料:

Vivek Srinivas, Hugo Lebrette, Daniel Lundin et al. Metal-free ribonucleotide reduction powered by a DOPA radical in Mycoplasma pathogens. Nature, 15 November 2018, 563(7731):416–420, doi:10.1038/s41586-018-0653-6.