勒岡大學的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種由斑馬魚中常見的腸道細菌分泌的新蛋白質，可以減少腸道炎癥并延緩膿毒性休克引起的死亡。通過研究蛋白質，氣單胞菌免疫調節(jié)劑(AimA)如何使細菌和它們的幼蟲斑馬魚宿主相互受益，研究小組的實驗揭示了動物及其常駐微生物如何協(xié)商緩和的炎癥反應水平。

一篇關于機械微生物組研究的特刊 “ eLife ”中出現(xiàn)了一篇關于這項研究的論文，“具有脂質運載蛋白樣結構域的細菌免疫調節(jié)蛋白促進宿主 - 細菌共生” 。“關于我們如何與我們的微生物居民共存的一個主要問題是，為什么我們對居住在我們內臟的數(shù)萬億細菌沒有大規(guī)模的炎癥反應，”該研究的共同作者，生物學和成員教授Karen Guillemin說。分子生物學研究所。

“我們開始測試腸道細菌是否會主動分泌阻止過度炎癥反應的因素，這不僅會對宿主產(chǎn)生不利影響，還會對細菌居民產(chǎn)生不利影響，”她說。“我們使用斑馬魚作為模型宿主，因為我們可以進行許多測試并以無偏見的方式搜索新的抗炎因子。”

由前UO博士后研究員Annah Rolig領導的論文，現(xiàn)在是普羅維登斯波特蘭醫(yī)學中心癌癥免疫生物學實驗室的研究科學家，詳細介紹了如何在常見的斑馬魚腸道細菌氣單胞菌中發(fā)現(xiàn)這種蛋白質以及研究人員如何縮小更好地了解其結構和功能。

當他們第一次發(fā)現(xiàn)AimA蛋白時，Guillemin和她的團隊感到困惑，因為構成蛋白質鏈的一系列氨基酸看起來就像其他蛋白質一樣。

使用蛋白質結晶學，共同作者和UO研究助理Emily Goers Sweeney能夠確定蛋白質的三維結構。當在3-D中觀察時，AimA顯示出與稱為脂籠蛋白的一類蛋白質驚人的相似性，脂蛋白包括調節(jié)人類炎癥的成員。

“這種結構相似性向我們表明，細菌蛋白質可能像人類蛋白質一樣起作用”Guillemin說。“特別是，不是做一些特定的事情來抵消由一種細菌引起的炎癥，也許它正在做一些更普遍的事情來緩和宿主的免疫反應。”

為了在斑馬魚中測試這個想法，研究人員以幾種不同的方式誘導炎癥。在所有情況下，他們發(fā)現(xiàn)AimA蛋白可以減少炎癥。即使他們誘發(fā)致命的炎癥反應，稱為感染性休克，他們發(fā)現(xiàn)蛋白質可以抵消這種情況并延長斑馬魚的壽命。

在探究細菌為何產(chǎn)生這種蛋白質的問題時，研究人員向斑馬魚提供了AimA缺陷型的氣單胞菌。他們發(fā)現(xiàn)宿主動物的表現(xiàn)比正常的氣單胞菌定植時更糟，并且患有更多的腸道炎癥。Guillemin說，細菌也做得更糟。

“細菌正在經(jīng)歷這種炎癥，這對他們有害，”她說。“炎癥涉及抗菌化合物的產(chǎn)生，如用于清除細菌的活性氧物質，因此，如果它正在經(jīng)歷過多的炎癥反應，那么現(xiàn)在，一種有益的細菌將處于不利地位。”

當AimA蛋白質被送回魚類時，它的存在使雙方都受益。腸道炎癥消失，氣單胞菌恢復正常。當研究人員對免疫功能低下的魚進行相同的實驗時，無法產(chǎn)生炎癥反應，氣單胞菌細菌不需要這種蛋白質。這表明細菌制造AimA的主要原因是預防炎癥。

作為一種有益于細菌和動物伙伴的蛋白質，AimA代表了一類新的細菌效應蛋白，Guillemin稱之為共生因子。

與促進病原體適應性對其寄主有害的毒力因子不同，像AimA這樣的共生因子賦予了互惠互利，當宿主和細菌從宿主 - 微生物方程中移除時，宿主和細菌都受到影響。她說，AimA蛋白可以促進細菌定植和宿主存活。

“大多數(shù)對有益微生物的研究都專注于對宿主的益處，并且傾向于發(fā)現(xiàn)非常通用的微生物分子，如代謝副產(chǎn)物，作為調節(jié)劑，”她說。“AimA的發(fā)現(xiàn)令人興奮，因為它是一個非常特殊的專業(yè)產(chǎn)品，共同主義者正在為維護這種共生而努力。我懷疑還有更多這些共生因素可以找到。”

該研究結果可能與一系列與過度炎癥相關的人類疾病有關。它有朝一日可用于治療腸道炎癥，包括炎癥性腸病，或預防與代謝綜合征和敗血癥相關的慢性炎癥。

此外，Guillemin說，該研究表明，生活在人體內的其他細菌是新型抗炎分子的潛在豐富來源。

“這些常駐腸道微生物的動機是抑制炎癥，”她說，“他們可能有很多創(chuàng)造性的方法來抑制我們的免疫系統(tǒng)。我們可以從中學到很多關于如何設計新型抗炎療法的知識。”