近日，發表在《Nature》上的一項研究中，來自德州農工大學AgriLife研究所領導的研究團隊確定了一個可能對農作物、動物和人類健康產生廣泛影響的早期免疫反應步驟。該研究發現了改善免疫反應的新方法，從而可能對農業和醫學產生積極影響。例如，這項研究提供了治療過敏和免疫缺陷的新思路。

該研究通訊作者、德州農工大學AgriLife研究所植物基因組與生物技術學院院長Libo Shan博士說：“我們發現了一種關于宿主如何識別微生物并快速激活免疫反應的微調機制。在植物、人類和動物體內都存在這種現象。”

兩種免疫反應

人類經常會遇到致病菌，但大多數我們都可以應對。實際上，我們天生就具備抵御各種細菌、病毒和真菌的能力。

動物和植物也具有這種先天免疫能力。在細胞感知到微生物后的幾分鐘內免疫系統就會發揮作用。幾天后，另外一種防御能力，即適應性免疫系統就會建立起來。動物和人體內都擁有這種防御能力。

先天免疫系統有時無法抵抗疾病，還有時會因為過度反應而損害身體健康。

由于先天免疫的組成部分是跨物種的，Shan和她的合作者決定對一種名為擬南芥的小型植物模型進行研究，該植物容易生長且方便基因改造。

創建一種新范式

根據過去的研究線索，該研究團隊對擬南芥進行了細胞、生化、遺傳和轉基因等方面的實驗。研究結果描述了擬南芥應對細菌感染的免疫反應第一步。

如果要理解這一機制，可以想象士兵們站在城堡上堅定地注視著入侵者。如果入侵者發動進攻，士兵們會將它們俘虜并向國王發送信息。該消息就是對即將到來的入侵的第一反應。

擬南芥細胞中也存在像上述城堡中一樣的場景。細胞壁上的特殊蛋白質“監視”入侵的證據。當它們檢測到細菌鞭毛(細菌游動機制的一部分)時，就會將其抓住。這些蛋白質“士兵”使用不同的方法向“國王”(即細胞核)發送消息。該研究發現的其中一種方法是將一種名為泛素的小蛋白質附著到信使蛋白質BIK1上。

信號到達細胞核時就會被“解密”，“增援部隊”就會被派到細胞壁和更遠的地方。

Shan說：“這種即時反應使細胞能夠通過利用信號中繼和細胞能量并進行代謝變化來快速反應。”

農業和人類應用

Shan說：“我們的研究填補了早期信號轉導步驟中的關鍵空白。因此，從農業和人類健康的角度來看，這一發現具備戰略發展級別的潛力。研究發現的快速信號可能有助于監測人類的免疫反應。我們為篩選涉及泛素修飾的藥物靶標奠定了基礎。對農業而言，這一發現有助于培育對廣泛的感染具有更強抵抗力的植物。”

她補充說：“這一研究成果可以通過免疫力調節對農業實踐和人類健康產生影響。我們提供了有助于普通科學進步的基礎知識。”

來源:科技部

圖片來源：找項目網