PNAS：免疫细胞图谱揭示了亚细胞对微生物反应的起源

我们免疫系统的第一道防线是白细胞，其中40%到70%是中性粒细胞。这些细胞冲向受伤或感染的部位，产生促进炎症和攻击入侵微生物的蛋白质。在反应时，蛋白质被碳水化合物分子修饰——称为糖蛋白，但科学家不知道这些复杂分子何时或如何出现。然而，现在一个国际研究小组可能离了解中性粒细胞何时以及如何武装它们的杀死微生物的蛋白质更近了一步。研究人员说，这一发现可能会对改进个性化免疫反应产生影响。

《美国国家科学院院刊》发表了他们的研究成果。

澳大利亚麦格理大学自然科学学院副教授、通讯作者Morten Thaysen-Andersen说:“虽然我们知道中性粒细胞产生的杀微生物蛋白被称为聚糖的功能相关的复杂碳水化合物严重修饰，但我们仍然不清楚中性粒细胞蛋白是如何、何时、何地糖基化的。这些细节对于更好地描述包括病原体防御在内的关键先天免疫过程的分子基础非常重要。本文利用系统生物学中的新分析工具来探索这一关键的知识差距。”

中性粒细胞在静止状态下在血液中循环，研究人员称之为“预先包装的细胞质颗粒库”，这是一种装饰有抗菌糖蛋白的亚细胞区室。这些亚细胞区室在特定的环境信号下被动员起来，允许中性粒细胞移动到需要它们的地方，并根据需要对特定的威胁做出反应。

为了了解中性粒细胞如何部署正确的行动过程，研究人员首先从人类献血者中分离出中性粒细胞。研究人员从中性粒细胞中分离出细胞内的胞质颗粒。然后，他们全面地描绘了来自这些隔室的聚糖修饰蛋白的整个补体。通过分析从骨髓到血液整个细胞成熟阶段中性粒细胞中的四种关键类型的细胞内细胞器，研究人员可以绘制出中性粒细胞蛋白如何、何时、何地呈现聚糖来对抗微生物并进行其他关键炎症过程。

Thaysen-Andersen说:“我们的研究发现，中性粒细胞产生的杀微生物蛋白被高度不寻常的聚糖装饰得很丰富。”“有趣的是，这种不寻常的糖基化模式被限制在中性粒细胞内的一个特定的隔间里，而中性粒细胞中含有大多数杀微生物蛋白。”

据研究人员称，他们的分析表明，在中性粒细胞成熟的早期，一种特定类型的糖蛋白的适时和协调表达是它们受限的亚细胞起源的原因。特异性糖蛋白的表达与部署杀微生物反应的细胞器的初始发育相协调。

Thaysen-Andersen说，这一发现为指导未来中性粒细胞糖基化的生物学作用和潜在失调的研究提供了“宝贵的资源”。

Thaysen-Andersen说:“在我们的健康中性粒细胞高精度图谱的指导下，未来的糖谱研究现在很好地定位于研究来自表现出紧急粒细胞生成的个体的未成熟中性粒细胞的糖基化-或新中性粒细胞的产生以应对急性感染或感染性休克-以及急性髓性白血病患者。”“这些努力为发现正常和异常生理条件下的糖蛋白相关免疫反应提供了尚未开发的潜力。”