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

    近日，來(lái)自德州農(nóng)工大學(xué)AgriLife研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)確定了一個(gè)可能對(duì)農(nóng)作物、動(dòng)物和人類(lèi)健康產(chǎn)生廣泛影響的早期免疫反應(yīng)步驟。該研究發(fā)現(xiàn)了改善免疫反應(yīng)的新方法，從而可能對(duì)農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生積極影響。例如，這項(xiàng)研究提供了治療過(guò)敏和免疫缺陷的新思路。

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

    兩種免疫反應(yīng)

    人類(lèi)經(jīng)常會(huì)遇到致病菌，但大多數(shù)我們都可以應(yīng)對(duì)。實(shí)際上，我們天生就具備抵御各種細(xì)菌、病毒和真菌的能力。

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

    先天免疫系統(tǒng)有時(shí)無(wú)法抵抗疾病，還有時(shí)會(huì)因?yàn)檫^(guò)度反應(yīng)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(duì)一種名為擬南芥的小型植物模型進(jìn)行研究，該植物容易生長(zhǎng)且方便基因改造。

    創(chuàng)建一種新范式

    根據(jù)過(guò)去的研究線(xiàn)索，該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)擬南芥進(jìn)行了細(xì)胞、生化、遺傳和轉(zhuǎn)基因等方面的實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果描述了擬南芥應(yīng)對(duì)細(xì)菌感染的免疫反應(yīng)第一步。

    如果要理解這一機(jī)制，可以想象士兵們站在城堡上堅(jiān)定地注視著入侵者。如果入侵者發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，士兵們會(huì)將它們俘虜并向國(guó)王發(fā)送信息。該消息就是對(duì)即將到來(lái)的入侵的第一反應(yīng)。

    擬南芥細(xì)胞中也存在像上述城堡中一樣的場(chǎng)景。細(xì)胞壁上的特殊蛋白質(zhì)“監(jiān)視”入侵的證據(jù)。當(dāng)它們檢測(cè)到細(xì)菌鞭毛（細(xì)菌游動(dòng)機(jī)制的一部分）時(shí)，就會(huì)將其抓住。這些蛋白質(zhì)“士兵”使用不同的方法向“國(guó)王”（即細(xì)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(hào)到達(dá)細(xì)胞核時(shí)就會(huì)被“解密”，“增援部隊(duì)”就會(huì)被派到細(xì)胞壁和更遠(yuǎn)的地方。

    Shan說(shuō)：“這種即時(shí)反應(yīng)使細(xì)胞能夠通過(guò)利用信號(hào)中繼和細(xì)胞能量并進(jìn)行代謝變化來(lái)快速反應(yīng)。”

    農(nóng)業(yè)和人類(lèi)應(yīng)用

    Shan說(shuō)：“我們的研究填補(bǔ)了早期信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)步驟中的關(guān)鍵空白。因此，從農(nóng)業(yè)和人類(lèi)健康的角度來(lái)看，這一發(fā)現(xiàn)具備戰(zhàn)略發(fā)展級(jí)別的潛力。研究發(fā)現(xiàn)的快速信號(hào)可能有助于監(jiān)測(cè)人類(lèi)的免疫反應(yīng)。我們?yōu)楹Y選涉及泛素修飾的藥物靶標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。對(duì)農(nóng)業(yè)而言，這一發(fā)現(xiàn)有助于培育對(duì)廣泛的感染具有更強(qiáng)抵抗力的植物。”

    她補(bǔ)充說(shuō)：“這一研究成果可以通過(guò)免疫力調(diào)節(jié)對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐和人類(lèi)健康產(chǎn)生影響。我們提供了有助于普通科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)知識(shí)。”