Sci Immunol：揭示宿主机体免疫系统对有益细菌耐受却对有害细菌高度警觉背后的分子机制

来源：生物谷原创 2023-01-30 11:56

来自马克斯普朗克研究所等机构的科学家们通过研究解决了良性肠道微生物如何躲避宿主机体免疫系统这一长期存在的问题，文章中，研究人员重新理解了机体的免疫受体如何与细菌运动蛋白鞭毛蛋白相互作用的分子机制。

鞭毛蛋白(flagellin)是细菌鞭毛的蛋白亚单位，其在模式识别后会刺激机体的先天性免疫受体Toll样受体5（TLR5，Toll-like receptor 5）或者通过缺失识别来躲避TLR5，这种二元反应并不能解释来自共生细菌的鞭毛蛋白的微弱激动作用，这或许就提出了TLR5反应是如何调整的相关问题。近日，一篇发表在国际杂志Science Immunology上题为“Silent recognition of flagellins from human gut commensal bacteria by Toll-like receptor 5”的研究报告中，来自马克斯普朗克研究所等机构的科学家们通过研究解决了良性肠道微生物如何躲避宿主机体免疫系统这一长期存在的问题，文章中，研究人员重新理解了机体的免疫受体如何与细菌运动蛋白鞭毛蛋白相互作用的分子机制。

文章中，研究人员在人类肠道中识别出了一种新型鞭毛蛋白，其称之为“沉默鞭毛蛋白”（silent flagellin），能结合免疫受体Toll样受体5（TLR5）且并不会诱导机体的促炎性反应，相关研究结果或提供了一种机制来揭示宿主机体的免疫系统如何对有益细菌耐受且保持对有害病原体的反应。人类肠道是良性、有益、有时是有害细菌的栖息地，为了抵御病原体的攻击，免疫系统首先就需要通过多种受体来识别微生物产物的存在，其中之一就是TLR5，其能结合鞭毛蛋白，一旦结合到鞭毛蛋白上，TLR5就会诱导机体发生促炎症免疫反应。

然而，病原体并不是唯一能产生鞭毛蛋白的“肠道居民”，无害和友谊的细菌也是能产生鞭毛蛋白的“居民”；那么这些有益细菌又是如何躲避宿主机体的免疫反应的呢？尽管一些细菌能通过产生不再能结合受体的鞭毛蛋白来躲避TLR5，但此前研究结果表明，对人类宿主机体无害的共生细菌能产生携带完整结合位点的鞭毛蛋白。这项研究中，研究人员通过对TLR5能结合并激活的116种不同的鞭毛蛋白进行筛查分析，结果发现，大约有一半的鞭毛蛋白与此前所描述的鞭毛蛋白并不相同，这些鞭毛蛋白能强烈地与TLR5结合，这与来自病原体的鞭毛蛋白类似，但却并不能诱发机体产生炎性反应，因此，研究人员将这种新的鞭毛蛋白突变体命名为“沉默鞭毛蛋白”（silent flagellins）。

图片来源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciimmunol.abq7001

此前，鞭毛蛋白结合TLR5被认为足以能激活宿主机体产生炎性反应，共生细菌所产生的鞭毛蛋白能与TLR5结合但并不会诱发机体产生免疫反应，这或许就挑战了此前科学家们所理解地TLR5被开启的分子机制。研究者Ruth Ley表示，如今我们知道，细菌的鞭毛蛋白至少能以三种不同的方式与TLR5相互作用，即结合并诱导免疫反应、结合但并不会诱导免疫反应、通过不结合的方式来躲避；因此，TLR5受体的反应就能被不断调节。

随后的宏基因组分析结果表明，沉默鞭毛蛋白在人类肠道中非常常见，因此其代表了一种大量此前未被重视但具有生理相关性的TLR5结合蛋白群体；TLR5参与了多种肠道相关疾病的发生，但其在其它诸如癌症和神经病变等疾病的发生过程中也扮演着关键角色，本文研究结果深入揭示了TLR5激活的机制，或有望帮助更好地阐明TLR5相关疾病发生的原因。

综上，本文研究结果揭示了宿主机体先天性免疫系统对共生细菌所衍生的鞭毛蛋白耐受，却同时对病原体所产生的鞭毛蛋白保持高度警觉性背后的分子机制。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

SARA J. CLASEN,MICHAEL E. W. BELL,ANDREA BORBÓN, et al. Silent recognition of flagellins from human gut commensal bacteria by Toll-like receptor 5, Science Immunology (2023). DOI: 10.1126/sciimmunol.abq7001