最小的细菌病原体如何通过隐形机制骗过免疫防御

2020-11-16 104支原体

最小的细菌病原体如何通过隐形机制骗过免疫防御。支原体是非常简单的细菌。它们的基因组很简陋,没有保护性的细胞壁。然而,它们是常见和成功的病原体,可引起牛或羊等动物的肺部、关节和乳房的感染。细菌还可以引起人类的慢性疾病。由于缺乏或没有足够的疫苗,这些细菌给肉类和乳制品行业带来了健康风险以及经济损失的风险。

最小的细菌病原体如何通过隐形机制骗过免疫防御

绵羊和山羊中最重要的致病支原体种类之一--支原体agalactiae,多年来一直是维也纳Vetmeduni微生物研究所(原细菌学、真菌学和卫生学研究所)的研究课题。通过特异性地灭活这种病原体基因组中的某个区域,研究人员迈出了重要的一步,特别是由于支原体一般很难进行基因操作。他们能够利用这些所谓的基因敲除突变体,首次探索支原体在自然宿主生物体内感染时用来战胜免疫防御的机制。研究发现,这些支原体是如此聪明的 "基因组战略家",它们甚至可以补偿人工基因的失活。

表面变异作为对抗免疫反应的策略

"我们已经知道几年来,一些支原体物种拥有基因家族,为膜表面产生高度可变的蛋白质。这些蛋白质弥补了细胞壁的缺乏,但它们被免疫系统识别为抗原,因此是外来蛋白质,"第一作者Rohini Chopra-Dewasthaly解释说。因此,这些基因会发生相变,这意味着它们可以自发地高频率地开启和关闭,并被其他变体所取代。通过这种表面变异,支原体具备了一种分子隐形机制,可以智取免疫系统。

来自维也纳维特梅杜尼的研究人员发现了这种机制的一个重要组成部分,一种叫做重组酶的酶,并能够通过基因改造使其失活。"这就阻止了相变,使支原体的表面不能再发生变化,"资深作者Renate Rosengarten说。实验室生产的支原体被称为锁相突变体,首次在体内进行了测试,即在自然宿主羊身上进行了测试。令人惊讶的是,这些支原体一旦回到自然环境中,就被证明是真正的幸存者。

即使是人工灭活的分子隐形机制也不能阻止支原体的生存能力

虽然锁相突变体应该无法逃脱被感染动物的免疫防御,但与未改变支原体的病程相比,几乎看不到任何差异。即使没有活性重组酶,支原体突变体也通过使用一种以前未知的替代机制,明显地改变了它们的表面蛋白,而这种机制只能通过体内实验来发现和破解。

"关于有效感染自然宿主的研究结果证实,其表面蛋白抗原的切换是农杆菌在感染期间生存的绝对必要条件,"Chopra-Dewasthaly说。"即使没有重要的重组酶,这也是可能的,这表明支原体是如何巧妙地利用它们的基因剧目来抵抗宿主的免疫防御。这使得它们能够成为相当成功的病原体,尽管它们的基因组非常小。"

最小的细菌病原体如何通过隐形机制骗过免疫防御。Rosengarten通过指出支原体所处的不同环境条件来解释实验室和体内实验的区别。"在试管中,支原体可以在理想的条件下繁殖,不需要期待免疫反应。这意味着不需要立即对相变的失活作出反应。" 而在被感染的宿主机体中,支原体作为病原体,一旦被免疫系统识别和攻击,如果想要生存,就必须立即变得活跃。事实上,病原支原体确实可以在宿主生物体中补偿其自然环境中已被证实的、完全可重复的相变失活,而这是如何做到的,只有在活体动物中才能检测和分析。

引用

University of Veterinary Medicine -- Vienna. "How the smallest bacterial pathogens outwit host immune defenses by stealth mechanisms." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 October 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171020101624.htm.

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