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钙卫蛋白在阻断病原体存活中发挥关键作用

<p>金黄色葡萄球菌细菌和人类白细胞图片:国立卫生研究院麻省理工学院的新研究揭示了人类钙卫蛋白防止入侵病原体获取铁的过程入侵微生物病原体必须从宿主生物中清除必需的营养物质才能生存和复制以保护由于感染,宿主试图阻止病原体获取这些营养物质麻省理工学院的研究人员已经发现蛋白质钙卫蛋白在这一过程中发挥的重要作用,被称为“营养免疫”</p><p>在今天发表在“自然 - 化学生物学”杂志上的一篇论文中,研究人员描述了人类钙卫蛋白防止入侵病原体获取铁的过程,这是一种非常重要的营养素过渡金属离子,如铁,锌和锰,对所有生物都是必不可少的,麻省理工学院化学副教授伊丽莎白诺兰说道</p><p>谁领导了这项研究“在东道主的背景下意味着什么n相互作用是入侵的微生物需要从宿主身上获取这些营养金属离子,“Nolan说”这是一个挑战,因为宿主试图通过各种策略限制感染期间的金属离子可用性,“她说广泛抗菌一种这样的策略是使用螯合或与金属离子结合的蛋白质,从而使它们脱离病原体的影响</p><p>先前的研究已经发现蛋白质钙卫蛋白可以螯合锌和锰但是重要的是,这些营养素本身并不完全解释了钙卫蛋白已知具有的广谱抗菌作用,因为不同的生物体具有不同的金属离子需求,诺兰说So Nolan及其同事开始研究该蛋白质是否也能够螯合铁</p><p>研究人员首先将钙卫蛋白添加到含有金属离子的细菌生长培养基,以确定它将与哪种金属结合,以及在何种条件下Th ey发现蛋白质确实从培养基中消耗了铁,并且培养基中过量钙的存在导致铁消耗量大大增加</p><p>这种钙效应与研究人员之前的工作一致,这表明蛋白质“变形” “当钙存在时,成为更有效的锌和锰离子清除剂”钙将钙卫蛋白转化为更容易螯合铁的形式,因此它以更高的亲和力与其结合,“诺兰说不同于清除锌和锰时,研究人员观察到钙卫蛋白螯合铁的能力也取决于还原剂β-巯基乙醇(BME)的存在</p><p>这一观察结果表明该蛋白质具有清除亚铁或铁(II)的偏好,这是因为还原剂,BME,将铁保持在铁(II)氧化态“我们发现在介质中的总铁含量减少了大约30倍钙和BME的含量,“Nolan说”所以这表明钙卫蛋白非常擅长螯合铁(II),并且这种方式依赖于钙离子的存在,“她说细菌生长受阻研究人员随后将细菌添加到钙卫蛋白处理的培养基中,以确定铁浓度降低对入侵病原体的影响他们发现所有细菌的生长都被缺乏可用的铁抑制它们然后取代金属离子他们发现大肠杆菌等革兰氏阴性菌只能在培养基中添加铁后才会生长</p><p>确实,单独添加铁足以使一些革兰氏阴性菌完全恢复,诺兰说,在这种情况下然而,革兰氏阳性细菌如金黄色葡萄球菌,微生物需要铁,锰和锌的混合物才能显示出最大的生长恢复,她说:“这些数据表明了calpro的能力用于螯合铁的果胶对革兰氏阴性生物的生长具有显着影响,“诺兰说”铁螯合作用也有助于革兰氏阳性生物的生长抑制,但我们需要添加的不仅仅是铁,以便她说,当研究人员将钙卫蛋白和细菌加入含有放射性同位素铁-55的生长培养基中时,他们能够观察到蛋白质的存在阻止了微生物获取金属</p><p> 最后,研究人员进行了生化和光谱分析 - 后者与宾夕法尼亚州立大学化学,生物化学和分子生物学教授Carsten Krebs合作,以表征钙卫蛋白的铁(II)结合位点他们发现钙卫蛋白使用了结合铁的不寻常的六组氨酸基序(II)该研究提出了一种模型,通过该模型,钙调蛋白包含在细胞的细胞质中,利用钙浓度的变化来调节其金属螯合功能,Nolan说“在静止条件下钙离子浓度[细胞质内]低,但当钙卫蛋白在感染部位被释放到细胞外空间时,钙的浓度会高出几个数量级,“她说”钙卫蛋白然后与钙结合并转化为高 - 亲和形式,它允许它从微生物中螯合金属“这项研究可能有助于开发嘘声的方法诺兰说,这项研究强调了钙卫蛋白的多功能性,印第安纳大学化学教授大卫·盖德罗克没有参与这项研究,“钙卫蛋白完全被认为是由免疫系统的金属离子抑制反应,从而对抗细菌感染作为钙激活的锰和锌结合蛋白的社区,钙卫蛋白在营养免疫中的所有生理作用以前只归因于扣留这两种重要的过渡金属离子,“Giedroc说”这项新工作确立了有史以来第一次,[钙卫蛋白]具有结合铁(II)的能力,这种活性似乎对抑制多种细菌病原体的生长非常重要,“他说道:来源:Helen Knight,

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