Science發文揭開脂滴的新功能:抗菌免疫

2020-11-02 BioArt

編譯 | Leon

責編 | 十一月



細胞中含有抗菌肽(綠色)的脂滴(藍色)近日發表在Science雜誌上的研究題為Mammalian lipid droplets are innate immune hubs integrating cell metabolism and host defense,指出脂滴可能是細胞抵禦病原體入侵的第一道防線。研究表明,當外來的細菌進入細胞質時,胞內含抗菌蛋白質的脂滴會向它們「發起進攻」。



University of Nebraska Medical Center的微生物病理學家Stacey Gilk說,該研究首次證明,脂滴和胞內病原體之間存在直接的相互作用。「我認為這非常有趣。」


Baylor College of Medicine的病毒學家Sue Crawford並沒有參與這項研究,她說,人們在超過100年前就已經認識到脂滴的存在了,但直到現在,我們對它們的了解仍然不夠。這是一篇很棒的論文,明確了脂滴抵抗外來細菌入侵的分子機制。


脂滴是存在於所有真核細胞中的一種細胞器。顧名思義,它們充滿了脂肪,並由一層磷脂單分子膜包裹起來(這與傳統的雙層膜細胞器有所不同)。過去,脂滴曾經被認為是儲存脂肪的場所,並在需要的時候為細胞提供燃料。例如,脂滴會為線粒體提供燃料,以生產能量。Sue Crawford說,最近的研究表明,某些病毒、細菌和寄生蟲會利用細胞內的這些富含燃料的液滴來促進自身的生長和繁殖。


但是,也有證據表明,細胞會在脂滴上添加抗菌蛋白質,就像人們在奶酪中加入毒藥來清除家裡的老鼠一樣。小鼠細胞中的脂滴含有抗病毒化合物viperin和一種可以激活免疫反應的蛋白質【1-2】,而果蠅細胞的脂滴也含有抗菌蛋白質【3】


脂滴介導了先天性免疫反應


最新的這項Science研究來自University of Barcelona的細胞生物學家Albert Pol。他們的研究進一步證明了這一點,即哺乳動物細胞的脂滴含有大量的免疫蛋白,並且對許多種類的細菌有抵抗活性。


研究人員給實驗小鼠注射脂多糖(LPS)來模擬細菌感染,LPS是一種可以刺激免疫反應的細菌分子。博士後研究員Marta Bosch說,LPS可以誘導動物肝臟細胞裡面的脂滴數量的增加。


研究人員從注射過LPS或鹽水的小鼠中分離出脂滴,發現它們可以抑制體外培養的大腸桿菌,而注射過LPS小鼠的脂滴抑菌能力更強。研究小組認為,由LPS誘導的免疫信號可能啟動了脂滴的抗菌功能。實驗者還從受到細菌感染的小鼠身上分離出脂滴,發現它們與LPS處理的小鼠脂滴具有類似的抗菌效果。


研究小組還分析了LPS處理的小鼠的脂滴中蛋白質的含量,發現LPS可以降低參與脂代謝的蛋白質的數量,並提高了免疫因子的水平。這其中包括抗菌肽(cathelicidin)——一種廣譜的抗菌蛋白。


抗菌肽也存在於人巨噬細胞的脂滴中。研究小組發現,當這些細胞被大腸桿菌感染時,脂滴數量增加,並與細菌處於相同的位置。脂滴豐度更高的巨噬細胞能更好地抑制大腸桿菌。


實驗者破壞了巨噬細胞中抗菌肽的生成,結果它們的抗菌效果明顯下降。反過來,抗菌肽合成能力更強的巨噬細胞,可以更好地抑制大腸桿菌、李斯特菌和金黃色葡萄球菌的生長。


微生物學家和免疫學家Minal Mulye說,迄今為止的大多數研究都已經證明了脂滴在病原體入侵過程中的重要性。這項令人興奮的研究第一次提出了脂滴的抗菌能力,這種抗菌效應需要在不同的病原體感染模型中得到進一步的探索,將來還有可能成為一種新的抗菌療法。


原文連結:

https://www.the-scientist.com/news-opinion/lipid-droplets-are-intracellular-bacteria-fighting-machines-68045

https://science.sciencemag.org/content/370/6514/eaay8085


參考文獻

1. Hinson ER, Cresswell P. The antiviral protein, viperin, localizes to lipid droplets via its N-terminal amphipathic alpha-helix. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(48):20452-20457. doi:10.1073/pnas.0911679106

2. Bougnères L, Helft J, Tiwari S, et al. A role for lipid bodies in the cross-presentation of phagocytosed antigens by MHC class I in dendritic cells. Immunity. 2009;31(2):232-244. doi:10.1016/j.immuni.2009.06.022

3. Anand P, Cermelli S, Li Z, et al. A novel role for lipid droplets in the organismal antibacterial response. eLife. 2012;1:e00003. Published 2012 Nov 13. doi:10.7554/eLife.00003

製版人:十一

相關焦點

  • 學術新鮮事:Science發文揭開脂滴的新功能:抗菌免疫
    研究表明,當外來的細菌進入細胞質時,胞內含抗菌蛋白質的脂滴會向它們「發起進攻」。小鼠細胞中的脂滴含有抗病毒化合物viperin和一種可以激活免疫反應的蛋白質【1-2】,而果蠅細胞的脂滴也含有抗菌蛋白質博士後研究員Marta Bosch說,LPS可以誘導動物肝臟細胞裡面的脂滴數量的增加。研究人員從注射過LPS或鹽水的小鼠中分離出脂滴,發現它們可以抑制體外培養的大腸桿菌,而注射過LPS小鼠的脂滴抑菌能力更強。研究小組認為,由LPS誘導的免疫信號可能啟動了脂滴的抗菌功能。實驗者還從受到細菌感染的小鼠身上分離出脂滴,發現它們與LPS處理的小鼠脂滴具有類似的抗菌效果。
  • 脂滴可作為天然免疫的樞紐
    作者 | 小柯機器人西班牙巴塞隆納大學Albert Pol等研究人員合作發現,哺乳動物脂質滴是整合細胞代謝和宿主防禦的先天免疫樞紐。在所有的真核細胞中,脂滴在響應脂多糖(LPS)時,多種宿主防禦蛋白會在LD上組裝成複雜的簇,包括幹擾素誘導的鳥苷三磷酸酶和抗菌肽cathelicidin。
  • 脂肪小滴也是抗菌利器
    本報訊 在人體細胞中,微小的脂肪滴是免疫系統的一部分,有助於人體抵禦細菌感染。到目前為止,這些液滴被認為存在於細胞最脆弱的部分。脂滴存在於所有複雜生物的細胞中。它們儲存生物必需的營養素——脂肪和其他脂類。
  • 細胞利用脂滴抵禦病毒和細菌感染機制
    在這項新的研究中,這些研究人員發現,為了應對感染,脂滴將抗生素和抗病毒蛋白組裝在一起而形成複合物,在這些複合物中,抗生素和抗病毒蛋白協同作用,對抗病原體並消滅它。這是一種會在身體所有細胞中發揮作用的機制,而不僅僅是巨噬細胞等免疫系統細胞所特有的。在昆蟲身上也觀察到了這種防禦策略,這說明了它在我們先天免疫進化過程中的重要性。
  • 我國科學家發現脂肪儲存新機制——脂滴融合
    脂滴的大小和生長與肥胖密切相關,新生脂滴直徑小至100納米,但在成熟白色脂肪細胞中單室超大脂滴可達100微米,具備很強的儲脂能力,其生長的分子機制尚不清楚。  在973計劃支持下,清華大學生命科學學院李蓬院士團隊對脂滴生長和肥胖發生的分子機制展開了系統研究,提出了脂滴生長和脂肪儲存的新機制——脂滴融合。
  • 陳根:從提供營養到攻擊細菌,脂肪的抗菌之路
    比如,常見的寄生蟲(如錐蟲和惡性瘧原蟲),細菌(如分枝桿菌和衣原體)和病毒(如C型肝炎和登革熱)就在其生命周期中誘導和靶向脂滴由於脂滴被認為是細菌入侵的食物來源,因此,長期以來,脂滴也在很多情況下被人們認為是健康的敵人。現在,來自昆士蘭大學和巴塞隆納大學的一個研究小組發現,細胞也可以利用脂肪來對抗細菌。
  • NCB:自噬降解脂滴相關蛋白促進脂解
    2015年5月18日訊 /生物谷BIOON/ --近日,來自美國愛因斯坦醫學院的研究人員在國際學術期刊nature cell biology在線發表了一項最新研究進展,他們發現分子伴侶介導的自噬過程能夠降解脂滴相關蛋白
  • 清華劉萬裡課題組發文報導自身免疫疾病相關的調控B淋巴細胞活化和...
    清華劉萬裡課題組發文報導自身免疫疾病相關的調控B淋巴細胞活化和分化新機制清華新聞網10月9日電 10月4日,清華大學生命學院劉萬裡課題組在《科學》(Science)期刊發表題為《自身免疫病相關IgG1變異體調控B細胞活化及分化》的研究論文,報導人類膜聯免疫球蛋白IgG1重鏈胞內區存在增加系統性紅斑狼瘡
  • Science主編頭條發文,怒斥川普:你對科學撒謊
    當地時間9月11日,國際頂尖學術期刊 Science 雜誌發表一篇題為:Trump lied about science然而,3月9日,川普卻在推特發文稱:普通流感比新冠肺炎還要嚴重。3月19日,川普告訴鮑勃·伍德沃德(Bob Woodward),他不想像民眾那樣看待新冠病毒的危險性,他表示:我一開始就想淡化它,現在仍然樂意去淡化它。
  • ...陳立功課題組合作在《免疫》發文揭示代謝分子肌酸的免疫調節功能
    清華大學醫學院胡小玉與藥學院陳立功課題組合作在《免疫》發文揭示代謝分子肌酸的免疫調節功能清華新聞網8月7日電 2019年8月6日,清華大學醫學院胡小玉課題組聯合藥學院陳立功課題組在《細胞》(Cell)子刊《免疫》(Immunity)雜誌在線發表了題為 《Slc6a8介導的肌酸轉運和積累通過調控細胞因子應答來重編程巨噬細胞的極化》(Slc6a8
  • 王中林院士團隊Science子刊:透氣、生物降解、抗菌電子皮膚
    導讀:本文研製了一種具有高靈敏度、透氣性、生物降解性和抗菌活性等特殊功能的電子皮膚,用於檢測全身的生理特徵和運動狀態。這種具有優異性能的仿生電子皮膚有巨大的應用潛力。具有舒適性和實用性的電子皮膚必須具有透氣性、生物降解性和抗菌性能。大多數材料在使用壽命結束時可能會變成電子垃圾,會威脅人體健康或汙染環境。無毒可生物降解電子產品可以在規定的時間範圍內完全降解為無害成分且無任何不利的副作用,這將大大減少電子廢物的產生以及對環境的破壞。因此,未來電子皮膚的性能優化和實際應用應充分考慮透氣性、生物降解性和抗菌性能,但這一直困擾著科學家們。
  • 《科學》:細胞裡的油滴竟是免疫關鍵!科學家發現,細胞內的脂質滴是...
    在漫長的進化中,逐漸出現了有效的防禦機制,有研究證據表明,脂質滴很有可能就積極參與了先天免疫。自己當誘餌自己殺敵,真的是很能!那麼這一滴油具體做了些什麼呢?研究者們首先嘗試驗證了一下脂質滴是否真的能夠協助抗菌。他們通過脂多糖(LPS)激活小鼠肝細胞,並提取脂質滴觀察它們對大腸桿菌感染細胞的影響。
  • FDA宣布全面禁售抗菌皂
    中國知名皮膚專家冰寒也發表長文,說就平時生活而言,沒有必要使用抗菌洗滌用品。「已知皮膚上有許多有益細菌,可以訓練人的免疫系統,因此如何保持健康的菌群平衡才是重點。三氯生無法分辨哪些細菌有益、哪些細菌有害,而是普遍殺滅。鑑於細菌和真菌的競爭關係,把細菌殺死了,可能造成真菌過度生長,同樣不利於健康。」
  • 科學家發現,細胞內的脂質滴是先天免疫樞紐,可為抵抗病原體提供有...
    在漫長的進化中,逐漸出現了有效的防禦機制,有研究證據表明,脂質滴很有可能就積極參與了先天免疫。自己當誘餌自己殺敵,真的是很能! 那麼這一滴油具體做了些什麼呢? 研究者們首先嘗試驗證了一下脂質滴是否真的能夠協助抗菌。
  • 廈大藥學院​張凌娟團隊發現肥胖後脂肪細胞過度堆積導致皮膚抗菌免疫力低下
    張凌娟教授在前期研究(Zhang et al, Science, 2015; Zhang, et al, Immunity, 2016)中已經發現,皮下脂肪細胞作為皮膚的最後一道防線,有很重要的免疫抗菌功能,分化中的脂肪細胞釋放大量抗菌肽
  • Nature:研究報導ICOS分子免疫新功能
    在2013年4月25日出版的《自然》雜誌上,清華大學醫學院祁海教授課題組發表了題為「Follicular T- helper cell recruitment governed by bystander B cells and ICOS-driven motility」的研究論文,首次揭示了ICOS共刺激分子直接控制T淋巴細胞在體內遷移運動的新功能
  • 川大趙長生團隊《AFM》:一種集成骨,抗菌和骨免疫調節功能於一體的...
    這些結果表明,JGM可以同時滿足屏障,成骨,抗菌和骨免疫調節功能等關鍵要求。因此,與商用的Bio-Gide膜相比,JGM在體內的骨組織再生性能更好。這項工作為設計多功能膜/支架提供了一個新穎的平臺,在組織工程中顯示出巨大的應用潛力。