被科学家改造的细菌,在群体感应的指挥下合成绿色荧光蛋白,并自杀死亡释放荧光物质

实际上,已经有科学家发现,宿主细胞是可以识别细菌释放的群体感应信号分子的,而且这种识别会影响宿主的免疫反应[5]。然而,宿主究竟是如何识别那些信号分子,动态监测细菌的感染过程,并作出相应的反应的?目前仍知之甚少。

Kaufmann等打算从铜绿假单胞菌入手研究上述问题。

铜绿假单胞菌分布非常广,是一种条件致病的革兰氏阴性菌,据说有生姜味(这也不是到是哪位科学家尝过

《科学》:真是绝了!科学家发现,人体细胞居然可以听懂细菌之间的对话,并根据细菌对话内容调整免疫防御策略丨科学大发现

)。铜绿假单胞菌也是医院感染的主要原因,对抗生素的耐药性极强,所以治疗非常困难[6]。我们前面介绍的群体感应,就是铜绿假单胞菌难搞定的原因之一。

《科学》:真是绝了!科学家发现,人体细胞居然可以听懂细菌之间的对话,并根据细菌对话内容调整免疫防御策略丨科学大发现

被科学家改造的细菌,在群体感应的指挥下合成荧光蛋白,并自杀死亡释放荧光物质

早在2014年,Kaufmann团队就发现,宿主细胞的配体激活转录因子芳香烃受体(AhR),可以直接识别铜绿假单胞菌释放的吩嗪类信号分子,在感染的控制中起到了重要的作用[7]。这个重要的发现,发表在顶级期刊《自然》上。

他们猜测,宿主细胞的芳香烃受体应该可以根据细菌表达的信号分子的水平,监测细菌感染和疾病的进程,从而针对感染的不同阶段,精心安排最合适的免疫反应。

《科学》:真是绝了!科学家发现,人体细胞居然可以听懂细菌之间的对话,并根据细菌对话内容调整免疫防御策略丨科学大发现

铜绿假单胞菌

那么宿主的细胞真有这么智能,仅靠芳香烃受体就能动态识别细菌群体感应信号分子的动态变化,并对细菌的下一步计划了然于心?

为了回答这个问题,Kaufmann团队首先在人细胞、鼠细胞和斑马鱼细胞中研究了芳香烃受体对群体感应信号分子的识别,发现芳香烃受体不仅能识别吩嗪,还能识别其他多种群体感应信号分子。

更重要的是,芳香烃受体对感染的监测机制,在不同的物种之间是高度保守的。也就是说,在人体、小鼠和斑马鱼细胞中,芳香烃受体识别群体感应信号分子的过程基本一致。

而且,体外和体内实验一致表明,细菌产生的群体感应信号分子,在细菌群体生长的不同阶段,会差异性的调节芳香烃受体。即,芳香烃受体会根据周围群体感应信号分子水平的变化,定量地检测细菌感染的过程,调整免疫防御策略。

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