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NATURE这篇文章发现了新的分子免疫机制,这个技术帮了大忙~~
来源: | 作者:fortebio 陈老湿 | 发布时间: 2019-04-06 | 276 次浏览 | 分享到:

霜降到了,冷空气又要来了,降温了,别被大风吹走了,不要着凉感冒了。


陈老湿老了,得多穿点儿才行了,不比小年轻们火力旺了。


为啥比不了?因为人家自身的免疫力强啊,学生物的都懂滴……


说到免疫,就不得不提到最近在《Nature》杂志上发表的一篇文章,而在这个机制的发现中,有个技术帮了大忙。


背景:


大家学免疫学的时候,还记得到那个TOLL受体吗(没学过度娘一下也可以)?它可以识别诸如病原微生物的脂多糖等这些外源分子,从而引起一系列的免疫反应,这个是典型的分子识别通路。而耶尔森菌等强致病性革兰氏阴性菌在感染细胞时,可以强烈地激活NF-κB通路。但是这种NF-κB的激活不依赖于任何已知的分子识别通路,激活的分子机制尚不清楚。作者以耶尔森菌为研究对象,来试图探明究竟是细菌里的什么效应分子引发人体的免疫反应,当然一个巴掌拍不响,那么又是人体内的什么分子来感应这种细菌的分子呢?




ADP-heptose是细菌效应因子,而ALPK1是其受体


研究人员通过转座子介导的细菌遗传筛选和基因敲除的办法找到了HldE这个基因,因为HldE基因被敲除掉以后,细菌便不能引起NF-κB的激活。HldE编码的酶正好参与了细菌合成LPS中核心糖部分的生化反应。根据HldE酶的作用,HBP,H1P,ADP-heptose等这些产物极有可能就是激活NF-κB的信号分子。只有ADP-heptose存在时出现了强烈的NF-κB的激活信号,所以ADP-heptose就是细菌上的效应分子了。



左图为革兰氏阳性菌ADP-Heptose的合成路线,红色方框是HldE酶相关的代谢产物。右图显示ADP-Heptose可以激活NF-κB信号通路,而H1P和HBP不能


为进一步研究宿主细胞感知ADP-heptose的分子机制,研究人员在293T细胞系中进行了基于流式细胞分选的CRISPR-Cas9全基因组筛选(又是CRISPR,关于BLI在CRISPR中的应用可以点击这里:看CRISPER王牌实验室如何玩转互作分析技术),最终发现ALPK1-TIFA信号通路对于ADP-heptose激活NF-κB是必需的。也就是说ALPK1(细胞质内的一个激酶)就是人身上能够识别ADP-heptose的受体。


Fortebio数据显示ALPK1与ADP-heptose的相互作用


重点来了~~~(陈老湿讲半天,就是为了讲这个),作者还需要进一步的证据来confirm一下ADP-heptose与ALPK1确实是直接结合的。那么怎么做呢?大家都知道陈老湿的——体外直接检查分子间的相互作用,BLI技术满足你!


这就是蛋白跟小分子的相互作用嘛!随便做做就OK了!数据蛮漂亮的!



后来,我们问作者为什么用BLI来做,作者说”因为SPR无法偶联,ITC消耗蛋白太多,就只有BLI能满足他们的要求……“好吧,陈老湿很欣慰,这广告做的……





当然,要发NATURE,作者也提供了结构学数据证实了两者的相互作用,也做了小鼠体内实验,这里就不一一赘述了。




Fortebio数据提示HBP是ALPK1的抑制剂




到这里这个故事好像已经圆满了,但是Fortebio的另外一个数据却揭示了更惊奇的事情。作者利用BLI技术对其他代谢产物与ALPK1进行了相互作用分析,发现ADP-heptose前体分子HBP也可以结合ALPK1,但是亲和力要弱于ADP-heptose。随后通过体外重组实验发现,HBP和ALPK1的结合起到了抑制ALPK1酶活的作用,即HBP是ALPK1的抑制剂。这完全是通过BLI亲和力实验发现的,使得该研究能够更深入地探讨和理解。




这项研究不仅丰富和改变了人们对LPS相关分子诱导炎症反应的机制,而且ADP-heptose具有自主进入哺乳动物细胞的能力,也为开发新的免疫调节剂和疫苗佐剂提供了新的概念和方法。



本文通讯作者是北京生命科学研究所的邵峰研究员,其所领导的实验室近年来一直专注于宿主细胞质中感知细菌的分子免疫机制研究。文章的思路清晰,作者思维非常缜密,同时实验能力过硬,借助各种不同技术组合,实现了自己的想法和猜测。当然用到了Fortebio的BLI数据是相互作用的核心数据,可以对前面的结果有一锤定音的效果,机制研究涉及到各种大小分子的相互作用,想发高IF的文章,试试Fortebio吧!




文献:


Ping Zhou,Yang She,Feng Shao,et al.Alpha-kinase 1 is a cytosolic innate immune receptor for bacterial ADP-heptose.Nature,2018,561(7721)







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