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在一項新的研究中，德國慕尼黑大學的Veit Hornung及其團隊證實在皮膚細胞中發現的一種稱為NRLP1的蛋白能夠識別病毒複製過程中形成的特定核酸中間物。這種識別過程隨後會誘發一種強有力的炎症反應。相關研究結果於2020年11月26日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Human NLRP1 is a sensor for double-stranded RNA」。
圖片來自Journal of Virology, 2015, doi:10.1128/JVI.03645-14。
區分自我和潛在有害的非自我的能力對有機體維持完整性和存活下來至關重要。在大多數有機體中，所謂的先天免疫系統負責識別這樣的入侵者（非自我）。在執行這一任務的蛋白中，有一類稱為炎性體傳感蛋白（inflammasome sensor）的蛋白。一旦被激活，這些傳感蛋白就會形成炎性體複合物，然後引發一系列炎症反應，在某些情況下會導致感染細胞的死亡。
在這項新的研究中，Hornung團隊與慕尼黑工業大學和馬克斯-普朗克生物化學研究所的同事們合作，如今證實在皮膚細胞中發現的一種這樣的傳感蛋白直接與某些RNA病毒複製過程中產生的特定分子結構結合。這些新發現強調了上皮細胞作為抵禦入侵病原體屏障的重要性。
NRLP1蛋白是第一個被發現和表徵的炎性體傳感蛋白。Hornung說，「然而，到目前為止，NLRP1是否真地作為非自身分子的直接傳感蛋白發揮作用仍不清楚。」在人類中，NLRP1主要存在於稱為角質細胞的細胞中，這些角質細胞形成了皮膚的外層，並作為抵禦細菌和病毒的物理屏障。在這項研究中，這些研究人員首先測試了這些細胞對具有不同複製機制的病毒作出的反應，並確定了一種稱為塞姆利基森林病毒（Semliki Forest Virus, SFV）的病毒，它強烈地激活NLRP1。論文第一作者Stefan Bauernfried說，「已知具有屏障功能的其他細胞，如支氣管上皮細胞，也通過激活NLRP1對這種病毒作出反應，因此這似乎是一種普遍現象。」
SFV病毒最早是在烏幹達發現的，並作為病毒學中有用的實驗模型。它主要存在於嚙齒類動物中，儘管它也可以通過蚊子傳播給人類。SFV是一種單鏈RNA病毒，即它的由單鏈RNA組成的遺傳物質被包裝在病毒衣殼中。然而，病毒複製的過程需要合成一條互補鏈，它與親本鏈配對產生雙鏈RNA。雙鏈RNA作為複製中間物的形成是許多病毒的特徵。但是，這樣的結構通常不會出現在高等生物的細胞中，這使得它們成為先天免疫系統識別的良好候選對象。事實上，生化實驗證實，NRLP1能夠特異性地結合雙鏈RNA。Bauernfried解釋說，「這種類型的傳感蛋白很難研究，這是因為它們有形成聚集物的傾向。儘管如此，我們還是能夠純化NLRP1構造體，我們接著證實它直接與雙鏈RNA結合併被雙鏈RNA激活。」
綜上所述，這些發現表明，NLRP1是識別皮膚等屏障組織中病毒感染的關鍵因素。它可能對檢測沒有最佳適應潛在宿主的病毒特別重要。它是否以及在多大程度上也參與了對人類具有致病性的其他病毒的檢測，目前還不清楚。Hornung提出，「適應性良好的病毒獲得了抑制這種特殊反應機制的能力，這並不是完全不可能的。這是我們打算在未來的研究中探索的一個問題。」
參考資料：
1.Stefan Bauernfried et al. Human NLRP1 is a sensor for double-stranded RNA. Science, 2020, doi:10.1126/science.abd0811.
2.How epithelial cells ward off viruses
https://phys.org/news/2020-11-epithelial-cells-ward-viruses.html