植物科學發現可能有助於治療過敏和免疫缺陷
2020/09/03 @國際
摘要
美國德州農工大學研究團隊以阿拉伯芥作為先天性免疫反應的試驗，並施行細胞、生化、遺傳和轉基因試驗，進而發現若在BIK1信號蛋白連接上泛素，可增強細胞壁的防禦能力，此段反應也能夠將細胞訊息與能料快速轉變，改變了代謝作用機制，實驗也解開了免疫系統的信號傳導步驟間的關鍵，為作物育種與人類醫學提供更清楚的基礎機制。
示意圖
德州農工大學AgriLife的一項研究確定了早期免疫的反應步驟，Libo Shan博士表示因發現這種微調的機制，可了解宿主如何辨識微生物成分並快速活化免疫反應，此機制在植物、人類和動物仍保有這樣的現象，藉由接露新方法並有望改善免疫反應，從而為農業與醫學帶來正面影響，如開發治療過敏和免疫缺陷的新點子，因此，對作物、動物和人類健康產生廣泛的影響。該研究受到國家科學基金會與Robert A. Welch的資助並於5/14發表於《自然》科學期刊。
兩種類型的免疫反應
人類天生就有能力抵抗各種細菌、病毒與真菌，其屬於免疫防禦的一種，稱為先天性免疫，這類免疫也存在於動、植物中。當細胞偵測到微生物存在時，先天性免疫即在幾分鐘內啟動，幾天後則建立起另一種防禦能力，稱為後天性免疫，而這類防禦機制僅存在於人類與動物中。然而，先天性免疫系統可能作用無效且無法抵抗疾病，或是以不同方式反應過度導致危害身體健康。由於先天性免疫的基因組合對於整個物種來說是保守的，因此研究員利用常用於研究生長與遺傳性質的模式生物–阿拉伯芥進行研究。【延伸閱讀】科學家找出植物關鍵記憶機制
創建一個新典範
根據前期研究的線索，研究團隊於阿拉伯芥進行細胞、生化、遺傳和轉基因試驗。試驗結果描繪出阿拉伯芥對細菌感染時的第一步免疫反應，其如同士兵在城牆上注視著敵人，若入侵者發動攻擊，士兵將他們俘虜並像國王報告，這樣的訊號傳遞就是針對即將受到入侵時的第一反應步驟。在阿拉伯芥的細胞中也發生類似的事情，細胞壁上的特殊蛋白會「觀察」到入侵的證據，當這些蛋白偵測到細菌移動時，他們會抓住鞭毛。這些「士兵」會利用不同的方法向細胞核傳遞訊息。最新發現的一種方法是將一種小蛋白–泛素連接到BIK1的信號蛋白上，當信號傳遞到細胞核時，訊息進行解密進而增強細胞壁的防禦力。因此，這種快速的反應能夠使細胞因訊號和細胞能量的轉導，從而改變了代謝作用。
農業和人類應用
研究團隊表示這項發現填補了早期信號傳導步驟中的關鍵空白，並探討出快速訊號可能有助於監測人類的免疫反應，為篩選出涉及泛素修飾的靶標藥物奠定了基礎。在農業中，其可幫助植株的育種，以提升各種感染的抵抗力。因此，從農業與人類健康的角度來看，這一發現都具有策略發展的潛力並提供普通科學進步的基礎知識。
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