詳細分析沙門氏菌蛋白,檢測細菌在躲避免疫監視過程中入侵免疫細胞的機製,為藥物、疫苗開發和病情診斷提供候選靶標。
沙門氏杆菌(Salmonella)是引起食物性中毒的最常見的杆菌,全世界每年由其引發的死亡事件成百上千。巨噬細胞是肌體用於追蹤、消滅入侵外源微生物的一種免疫細胞,沙門氏杆菌反入侵巨噬細胞並在巨噬細胞內繁殖,這種“詭異”現象的幕後機製一直不為人知。
沙門氏菌是怎樣逃避巨噬細胞的免疫監視,並將巨噬細胞作為獵物和其侵略同盟軍?為解決這個複雜難題,在與維持細胞生理機能有關的數以千計的蛋白中尋找關鍵成分無啻於海底撈針。
美國能源部西北太平洋國家實驗室PNNL(Pacific Northwest National Laboratory)史良(Liang Shi,音譯)率領的研究小組采集感染沙門氏菌不超過24小時的小鼠巨噬細胞,利用蛋白組學的高容量分類篩選(high- volume sorting)和分析能力,對這些巨噬細胞中的沙門氏菌的蛋白進行詳細檢測,發現幕後黑手——STM3117蛋白。研究詳細結果刊登於昨日《The Journal of Biological Chemistry》雜誌。
敲除編碼STM3117蛋白的基因後,沙門氏菌在巨噬細胞中的繁殖能力喪失。史良及其同事發現STM3117和實驗中發現的另外兩種相關蛋白,與已知的構成、修飾沙門氏菌細胞壁肽聚糖的蛋白的遺傳序列相似。
藥物和疫苗開發商可以利用從小鼠巨噬細胞得到的信息,以肽聚糖合成過程或者其它與沙門氏菌在巨噬細胞中繁殖相關的過程為研究對象,尋找分子靶標或者關鍵免疫應答環節。另外,對這些蛋白進行快速檢測,有助於醫療工作者對某種未知微生物的毒力進行評定。
利用傅立葉離子回旋變換質譜(Fourier-Transform Mass Spectrometry,FT-MS)技術,STM3117蛋白從聯合技術所檢測到的315名嫌疑蛋白中脫穎而出。由論文合作者PNNL研究員D.Smith設計的這組FT-MS設備在對蛋白進行快速分離和鑒定的過程中大顯神威,甚至能對剛剛受到沙門氏菌感染的巨噬細胞進行檢測。
許多候選蛋白都是管家蛋白(house-keeping proteins),相對於其它蛋白而言在感染過程中數量穩定。另外有39種蛋白的數量在沙門氏菌繁殖過程中明顯上升,其中包括STM3117在內的為數不多的蛋白,對發揮抵抗微生物感染作用的巨噬細胞蛋白反應明顯。Western blot證實,在感染過程中這幾種蛋白含量明顯上升。
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