科学家在细菌中发现全新免疫系统
马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员最近公布了他们发现的一种制造RNA的新工艺。由此产生的 RNA 比以前的任何工艺都更纯净、更丰富，并且可能更具成本效益。这项新技术消除了通往下一代 RNA 治疗药物道路上的最大绊脚石。
与人类一样，细菌具有各种免疫系统来抵御病毒等病原体。这些免疫系统通常会降解病原体的DNA，使其无害。瓦赫宁根大学生物化学实验室助理教授 Daan Swarts 的研究小组发现了一种全新的免疫系统，该系统利用另一种机制来中和入侵者。研究结果发表在科学杂志《细胞》上。
在我们的身体深处，一场持续不断的军备竞赛正在上演。一方面，病毒一直在寻找新的方法来穿透我们的细胞，另一方面，我们的身体也在不断地想出更好的防御机制来消灭这些病毒。这就是疾病和健康通常保持平衡的方式。同样的军备竞赛也在细菌和它们的致病“入侵者”之间展开：病毒和质粒。
在科学杂志《细胞》上发表的一篇文章中，来自 Daan Swarts 研究小组的博士候选人 Bel Koopal 描述了这场军备竞赛中的一种新防御机制。科学家们证明，一种新型的细菌“Argonaute 蛋白”在检测到入侵的 DNA 后，会故意分解所有具有雄辩名称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD + ) 的分子。
短原核 Argonaute/TIR-APAZ (SPARTA) 系统的机制、功能和应用示意图。来源：瓦赫宁根大学与研究
完全关闭细胞
Argonaute 蛋白存在于植物和人类等多细胞生物中，但也存在于细菌等单细胞生物中。这些 Argonautes 用一小段“引导RNA ”或“引导 DNA”进行编程，以找到具有相同序列的侵入性 RNA 或 DNA。在大多数情况下，入侵者通过将其切成更小、无害的碎片而被摧毁。尽管 Swarts 研究中的 Argonaute 蛋白也使用引导 RNA，但它通过一种根本不同的方法进行防御：在检测到侵入性 DNA 后，它会通过分解 NAD +来完全关闭细胞。
受感染的细胞死亡
NAD +分子在细胞的新陈代谢中起着至关重要的作用，并保持众所周知的引擎运转，从而使细胞继续存在。“没有 NAD +，细胞最终会死亡，”斯沃茨解释道。“这可能听起来自相矛盾，但这正是注定要发生的事情。通过让受感染的细胞死亡，入侵者无法繁殖或传播到邻近的细菌。细菌细胞被‘牺牲’以拯救其他健康的细胞。”
高级细菌
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这种免疫系统存在于不同种类的细菌中。斯沃茨对这些单细胞生物拥有如此复杂的防御机制并不感到惊讶。“人们经常低估细菌的能力，”他说。“无论细菌多么小，它们的免疫系统已经进化了数百万年，并且变得越来越先进。他们必须这样做，因为病毒通常也非常复杂。”
“未来，我们或许可以利用这种基因工具检测人体疾病”
-达安·斯沃茨
Swarts、Koopal 和他们的同事进行这项研究的主要目的是为了了解 Argonaute 蛋白的机制。然而，斯沃茨认为，这些新见解也将在长期内具有实际应用。例如，研究小组证明，免疫系统可以被分离出来，然后用一条选择的引导 RNA 重新编程。由于 NAD +降解很容易被检测到，因此 Argonaute 蛋白可用于根据命令识别特定的 DNA 序列。“未来，我们或许可以利用这种基因工具检测人体疾病，”斯沃茨展望未来。“但我们还没有到那里。就目前而言，我们的动力来自一种基本的好奇心。”