分子机器的发现使新的免疫疗法又近了一步

耶鲁大学的科学家发现了一个免疫蛋白家族，他们将其描述为“巨大的分子机器”，可能会影响我们的身体抵抗感染的方式。

我们的免疫系统动员大量蛋白质来检测病毒和细菌，并控制它们。但直到最近，研究技术的限制阻碍了科学家们对如何防止不同病原体在我们细胞的特定部分占据和复制的理解。

耶鲁大学系统生物学研究所的研究人员利用最新的冷冻电子显微镜技术观察人体细胞内部，发现了一系列大型免疫蛋白，它们直接在微生物病原体表面组装成一个巨大的信号平台。

研究人员表示，这项研究结果发表在3月1日的《科学》杂志上，是了解宿主-病原体平台如何启动和组织的重要一步，并具有控制感染的新医学应用的潜力。

耶鲁大学微生物发病机制和免疫生物学教授、霍华德休斯医学研究所研究员约翰·麦克米金(JohnMacMicking)说：“我们发现的是我所见过的最令人印象深刻的生物机器运转例子之一。”麦克米金是该研究的资深作者。

“这些蛋白质在细菌表面聚集在一起，发挥独特的生物功能，触发我们对感染的先天免疫反应。”

鸟苷酸结合蛋白(GBP)是MacMicking团队十多年前发现的，是细胞内宿主防御的主要组织者。它们为宿主提供保护，抵御动物和植物中的多种细菌、病毒或寄生虫。

但到目前为止，大多数光学显微镜和传统电子显微镜都限制科学家以相对较低的分辨率研究生物样本。

使用新的冷冻和电子显微镜技术(该技术允许研究人员有效地冷冻整个活细胞并将其置于电子束下，以捕获称为断层图的图像中的高分辨率结构)，耶鲁大学团队观察到GBP在进入水状液体(或细胞质)在细胞内。

研究人员表示，他们发现数千个GBP在细菌周围构建了一层相当于盔甲的外壳(GBP1外壳复合物)，使其他防御蛋白能够识别和杀死封装的细菌，并动员免疫细胞进行保护。

耶鲁大学西校区的Krios冷冻电子显微镜让我们有机会突破分辨率的界限，观察细胞内的保护性免疫结构，以寻找人类疾病的基础知识，”耶鲁大学教员MacMicking说道。系统生物学研究所位于西校区。

麦克米金实验室专注于研究所有有核细胞(无论组织来源如何)如何保护自身免受感染的生物学问题。

“我们实际上是在观察大自然的运作，观察这些蛋白质如何在3维空间和特定位置运作，”MacMicking说。“在短短几分钟内，它们就会展开并插入细菌膜中，形成一个真正非凡的纳米机器和先天免疫信号平台。”

通过更好地了解GBP的功能，MacMicking实验室正在将注意力转向识别小分子新药，这些新药可以抑制或促进蛋白质活性以应对感染。

麦克米金说：“这是最终的原理验证——找到一种对人类健康有用且具有真正影响的医疗应用。”