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微生物之间的古代战争为我们提供了关键的免疫防御
更好地了解细菌和病毒之间的斗争可以激发新药的开发
来源:Science Magazine2013 年,当 Philip Kranzusch 解开了霍乱细菌中一种酶的结构时,这位生物化学家感到震惊。褶皱、活性位点和整体结构都是明确无误的:这是人类蛋白质的细菌表亲,充当入侵病毒的哨兵。
“一道闪电划过我的脑海,”时任加州大学伯克利分校 (UC) 结构生物学家 Jennifer Doudna 实验室的年轻博士后 Kranzusch 说道。 “人类细胞中的免疫蛋白可能比我们想象的要古老得多。”
魏茨曼科学研究所的微生物基因组学家 Rotem Sorek 表示,这种想法是异端。毕竟,“抗体是我们免疫力的一个非常重要的方面,是在脊椎动物中发明的。”与此同时,细菌自身对困扰它们的病毒(噬菌体)的防御能力似乎在高等生物中没有对应物。例如,动物和植物中不存在 CRISPR(Doudna 等人将其用作基因编辑器的反噬菌体系统)和限制性内切酶(用于切割入侵噬菌体的 DNA)。
“很自然地认为,生命王国中的免疫防御是独一无二的,”现就职于哈佛医学院的 Kranzusch 说道。但经过多年的后续工作,Kranzusch 和 Sorek 发现,让 Kranzusch 在 2013 年感到惊讶的酶是噬菌体防御系统的一部分,该系统反映了人类免疫抗病毒信号的关键特征。
“这是一个令人震惊的发现,”科罗拉多大学博尔德分校的细菌学家亚伦·怀特利 (Aaron Whiteley) 说,它标志着一个重大的范式转变。克兰祖什说:“我们让业界相信,自生命诞生以来,这场军备竞赛的参与规则就一直是一样的。”
一些生物学家也将微生物作为精简系统来探究我们自身的免疫力如何发挥作用,但失败了。 “与细菌一起工作要容易得多,因此我们可以学得更快,”索雷克说。
大自然本质上已经探索了每一种逻辑上可能的方式来应对感染。
