Immunity：防御素的抗菌机制得以确定

 防御素（defensins）是很小（15-20残基）富含半胱氨酸的、阳离子蛋白质，属于抗微生物肽的一类。存在于脊椎动物和无脊椎动物。防御素有很强的抗细菌、真菌和具外套膜病毒作用。免疫系统的细胞含有这些肽协助杀死被吞噬的细菌，防御素存于嗜中性粒细胞和几乎所有的上皮细胞。

 

细菌所释放的毒素，有着延展性的表面，使它们能够穿过宿主细胞的多孔区域，从而为细菌保持活动状态铺平道路。但是相同的延展性会使毒素容易受到免疫系统蛋白的攻击，这些蛋白会结合毒素并使它们失去作用。

 

这些小蛋白被称为防御素（defensins），是由大约30个氨基酸组成的肽。最近十多年来，科学家们已经知道，防御素可中和细菌毒素，但是直到现在也不知道背后的机制。

 

虽然研究人员将一种单一防御素用于大多数实验，但是他们的研究以及其他少量研究表明，所有防御素都非常相似，因此都拥有这种能力。这使得防御素成为药物开发的一种很有前途的模型，这些药物可模拟它们的活性并减少病原体的感染力。

 

在最近一期的《Immunity》杂志发表的一项研究揭开了防御素中和病原菌释放毒素的作用机制。本文资深作者、俄亥俄州立大学化学和生物化学助理教授Dmitri Kudryashov说：“我们研究结果的一个重要部分是，防御素可提供通用型保护。不是每一个单一毒素都将会受到影响，但是许多毒素都会受到影响。”

 

“它们不如一个获得性抗体反应那么有效，但是后者需要时间。所以当身体第一次遇到一种病原体时，防御素就可提供一种效率稍差但是通用的防护。这就是它们的实力所在。”

 

防御素是先天免疫系统（当病原体侵入人体时的第一道防线）的一部分。作为抵抗病原体盾牌的两种细胞，在它们意识到它们当中有传染性生物体之后，便会分泌防御素。

 

在相互作用的另一面，入侵的传染细菌可产生毒素——也是蛋白质，可以到达较远部位，并执行其功能，使宿主条件更有益于细菌存活。一些毒素的技术涉及不稳定的宿主细胞，所以它们无法参与尝试对抗或杀死入侵的细菌。

 

在之前的一篇论文中，Kudryashov及其同事描述了毒素结构刚度不足如何成为它们成功的一个秘诀，它们可以将自己去折叠，以穿过宿主细胞膜，然后在细胞内另一侧重新折叠成它们的有毒结构。

 

Kudryashov说：“这是细菌毒素一种非常复杂和聪明的作用方式。许多不同的毒素被远距离释放，正因为如此，中和它们才显得如此重要。”

 

然而，本研究第一作者、俄亥俄州立大学化学和生物化学科学家Elena Kudryashova称，同样的刚度不足，才使得毒素易受防御素中和作用的影响。

 

毒素能够通过附着到这些蛋白质上的特定位置，触发错误折叠发生在不恰当的时间，而改变其结构。而防御素可以利用毒素的这种能力。

 

Kudryashova说：“防御素变成未正确折叠毒素的一部分。它们以这样一种方式融入毒素，这意味着它基本上无法实现其功能。”

 

为了确认这一机制，研究人员进行了大量的试管实验，利用一种已知的人类防御素，对抗多种传染性细菌相关的毒素，然后利用其他防御素进一步扩展了研究工作。科学家也向实验溶液中加入了盐和其他物质，再现生理条件，以表明防御素在这些情况下会是活跃的。

 

这项研究证实了防御素识别并禁用细菌毒素的通用能力，也表明防御素似乎限制了它们对毒素的中和行为，而不是其他必须正确运作以保持人体健康的蛋白。这些特征使它们成为有吸引力的药物模型，可能成为对抗耐药细菌的候选药物的一部分。

 

目前，该研究小组正在检测防御素对抗病毒蛋白的有效性。