植物科學的新發(fā)現(xiàn)或?qū)r(nóng)業(yè)和醫(yī)學產(chǎn)生影響

    近日，來自德州農(nóng)工大學AgriLife研究所領導的研究團隊確定了一個可能對農(nóng)作物、動物和人類健康產(chǎn)生廣泛影響的早期免疫反應步驟。該研究發(fā)現(xiàn)了改善免疫反應的新方法，從而可能對農(nóng)業(yè)和醫(yī)學產(chǎn)生積極影響。例如，這項研究提供了治療過敏和免疫缺陷的新思路。

    該研究通訊作者、德州農(nóng)工大學AgriLife研究所植物基因組與生物技術(shù)學院院長Libo Shan博士說：“我們發(fā)現(xiàn)了一種關于宿主如何識別微生物并快速激活免疫反應的微調(diào)機制。在植物、人類和動物體內(nèi)都存在這種現(xiàn)象。”

    兩種免疫反應

    人類經(jīng)常會遇到致病菌，但大多數(shù)我們都可以應對。實際上，我們天生就具備抵御各種細菌、病毒和真菌的能力。

    動物和植物也具有這種先天免疫能力。在細胞感知到微生物后的幾分鐘內(nèi)免疫系統(tǒng)就會發(fā)揮作用。幾天后，另外一種防御能力，即適應性免疫系統(tǒng)就會建立起來。動物和人體內(nèi)都擁有這種防御能力。

    先天免疫系統(tǒng)有時無法抵抗疾病，還有時會因為過度反應而損害身體健康。

    由于先天免疫的組成部分是跨物種的，Shan和她的合作者決定對一種名為擬南芥的小型植物模型進行研究，該植物容易生長且方便基因改造。

    創(chuàng)建一種新范式

    根據(jù)過去的研究線索，該研究團隊對擬南芥進行了細胞、生化、遺傳和轉(zhuǎn)基因等方面的實驗。研究結(jié)果描述了擬南芥應對細菌感染的免疫反應第一步。

    如果要理解這一機制，可以想象士兵們站在城堡上堅定地注視著入侵者。如果入侵者發(fā)動進攻，士兵們會將它們俘虜并向國王發(fā)送信息。該消息就是對即將到來的入侵的第一反應。

    擬南芥細胞中也存在像上述城堡中一樣的場景。細胞壁上的特殊蛋白質(zhì)“監(jiān)視”入侵的證據(jù)。當它們檢測到細菌鞭毛（細菌游動機制的一部分）時，就會將其抓住。這些蛋白質(zhì)“士兵”使用不同的方法向“國王”（即細胞核）發(fā)送消息。該研究發(fā)現(xiàn)的其中一種方法是將一種名為泛素的小蛋白質(zhì)附著到信使蛋白質(zhì)BIK1上。

    信號到達細胞核時就會被“解密”，“增援部隊”就會被派到細胞壁和更遠的地方。

    Shan說：“這種即時反應使細胞能夠通過利用信號中繼和細胞能量并進行代謝變化來快速反應。”

    農(nóng)業(yè)和人類應用

    Shan說：“我們的研究填補了早期信號轉(zhuǎn)導步驟中的關鍵空白。因此，從農(nóng)業(yè)和人類健康的角度來看，這一發(fā)現(xiàn)具備戰(zhàn)略發(fā)展級別的潛力。研究發(fā)現(xiàn)的快速信號可能有助于監(jiān)測人類的免疫反應。我們?yōu)楹Y選涉及泛素修飾的藥物靶標奠定了基礎。對農(nóng)業(yè)而言，這一發(fā)現(xiàn)有助于培育對廣泛的感染具有更強抵抗力的植物。”

    她補充說：“這一研究成果可以通過免疫力調(diào)節(jié)對農(nóng)業(yè)實踐和人類健康產(chǎn)生影響。我們提供了有助于普通科學進步的基礎知識。”