研究强调营养免疫在对抗传染病中的重要性
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（盐湖城）——对21种灵长类动物（从松鼠猴到人类）的DNA检测揭示了一场对抗传染性细菌争夺血液中循环的铁元素的进化战争. 在实验证据的支持下，这些发现发表在 Science on Dec. 12、证明了一种被低估的防御机制——营养免疫的至关重要性.
“大发娱乐了解营养免疫已有40年了，”马修·巴伯博士说.D.他是犹他大学人类遗传学的第一作者和博士后. “这项研究向大发娱乐展示的是，在过去4000万年的灵长类动物进化中, 细菌和灵长类动物之间对铁元素的争夺一直是人类作为一个物种生存的决定性因素.“这项研究模拟了一种发现细菌感染遗传抗性储存库的方法, 这些知识可以用来对抗抗生素耐药性和新出现的疾病.
Following infection, the familiar sneezing, runny nose, 而炎症都是免疫系统试图清除体内敌对入侵者的一部分. 鲜为人知的是另一种防御入侵微生物的方法, called nutritional immunity, that quietly takes place under our skin. 这种防御机制通过隐藏循环铁来饿死传染性细菌, 是它生存所必需的营养物质. 铁蛋白在血液中运输铁的蛋白质, transferrin, 把痕量金属安全地藏起来.
虽然听起来很聪明，但这一策略不足以阻止入侵者. 几种细菌病原体——包括引起脑膜炎的病原体, gonorrhea, and sepsis - have developed a weapon, transferrin binding protein (TbpA), 它附着在转铁蛋白上，偷走了它的铁. 尽管科学家们已经知道了这种进攻策略, 他们没有意识到在宿主和病原体之间的冲突中，对铁的争夺是多么关键.
“宿主和病原体之间的相互作用是短暂的和暂时的，”资深作者说 Nels Elde, Ph.D.他是犹他大学人类遗传学助理教授. “大发娱乐在所有灵长类动物的遗传多样性上撒了一张大网，才发现了这一意义."
就像战争的细节可以从战争的伤疤中收集到一样, 巴伯和埃尔德通过记录几千年来转铁蛋白和TbpA发生变化的时间和地点，重建了这种进化冲突. 他们检测了21种灵长类动物的转铁蛋白DNA, 以及从几十种菌株中提取的TbpA. 转铁蛋白和TbpA的大部分累积变化集中在两种蛋白之间的单个接触区域周围, 强调它是进化冲突的场所.
然后，作者将这些基因观察结果作为进行实验的指导, 显示了TbpA的变化使蛋白质能够抓住转铁蛋白, 最近转铁蛋白的变化使其能够逃避TbpA. 一场持续了4000万年的进攻和反击, 这些发现强调了营养免疫在灵长类动物和细菌病原体之间持续冲突中的核心作用.
今天仍有战争的痕迹. 世界人口中多达25%的人在转铁蛋白基因上有一个小的改变, 是什么阻止了几种传染性细菌的识别, the most recent sign of this long battle. “在这项研究之前，没有人提出一个功能性的解释，解释为什么这种变异在人类群体中出现的频率相当高," says Elde. “大发娱乐现在知道，这是大发娱乐和大发娱乐的祖先数百万年来面临的病原体的结果."
了解自然防御机制背后的策略, including nutritional immunity, 能否为对抗耐抗生素细菌和新出现的疾病大发娱乐提供新方法. “通过研究已经持续了数百万年的自然冲突, 大发娱乐可以确定过去什么是有效的, and apply them in new situations," says Elde.
通过转铁蛋白的快速进化摆脱铁的掠夺. MF Barber, NC Elde, Science Dec 12, 2014
这项研究得到了皮尤慈善信托基金和美国国立卫生研究院的支持
在进化过程中记录的进攻和反击 (animation credit: Janet Iwasa, Ph.D.)
左-灵长类动物和细菌的家谱图, 在进化过程中，转铁蛋白已经进化出突变（绿色圆圈），使其能够逃避TbpA. TbpA, in turn, 进化出的突变（蓝色圆圈）是否再次使它能够抓住转铁蛋白并偷走它的铁. 右-转铁蛋白和TbpA蛋白的描述, 以及允许转铁蛋白结合TbpA的突变的后果, then allow transferrin to escape, reiterated over and over through time. 进化军备竞赛已经持续了4000万年.