Cell首次發現:幽門螺桿菌通過與機體“爭奪”膳食抗氧化劑維持生命
發布時間::2023-04-25
所有細胞的生命都離不開氧化還原。在氧代謝過程中,氧是必不可少的,但它也會產生活性氧(ROS)。眾所周知,細胞內過量的活性氧會使生物分子遭受氧化損傷,從而損害關鍵的細胞過程,導致各種形式的感染。因此,氧化應激的快速修復對于細胞的存活至關重要。
低分子量(LMW)硫醇是維持細胞內氧化還原穩態所需的小分子抗氧化劑,它們在自然界中無處不在,如谷胱甘肽(GSH)就是真核生物合成的LMW硫醇。然而,與人類共同進化6萬多年,并且感染全球一半以上人口的胃病原體幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)卻缺乏LMW硫醇的生物合成途徑。迄今為止,這種可能導致消化性潰瘍甚至癌癥的細菌如何在缺乏LMW硫醇的情況下維持細胞內氧化還原穩態仍是個未解之謎。
2022年11月7日,發表在《Cell》上的一項新研究中,來自耶魯大學的研究團隊首次發現,幽門螺桿菌表達一種新型轉運蛋白,并通過該蛋白攝取宿主胃腸道中來自膳食的LMW硫醇以維持自身的氧化還原穩態。這一發現為開發人類多種傳染病的新藥提供一個重要靶點。
麥角硫因是許多微生物細胞中普遍存在的成分,但只在少數幾種細菌和真菌內合成,動物和植物只能通過外源獲得。人體中的麥角硫因主要通過蘑菇、燕麥、谷物等食物獲得。在胃腸道組織中,麥角硫因含量較為豐富,并廣泛參與降低疾病風險的作用。
研究人員發現,幽門螺桿菌雖然無法合成麥角硫因,但可以表達一種先前未被鑒定的ATP結合盒(ABC)轉運蛋白EgtUV,以在宿主環境中攝取麥角硫因,從而抵抗中性粒細胞釋放的次氯酸,為自身提供了在胃粘膜的定植優勢。
隨后,研究人員通過小鼠實驗評估了攝入麥角硫因對幽門螺桿菌的定植影響。他們發現,在小鼠食物、胃組織和消化的食物中都存在麥角硫因。這表明,幽門螺桿菌可以在胃環境中充分利用這種化合物,并且EgtUV賦予其競爭性定植優勢。