《PNAS》细菌蛋白能保持人体细胞健康？

巴西圣保罗大学(USP)的研究人员与澳大利亚的同事合作，发现了一种新的细菌蛋白，即使细胞有沉重的细菌负担，也能保持人类细胞的健康。这一发现可能会为一系列与线粒体功能障碍有关的疾病带来新的治疗方法，比如癌症和自身免疫疾病。线粒体是提供细胞生化反应所需的大部分化学能的细胞器。

关于这项研究的一篇文章发表在《PNAS》上。研究人员分析了Coxiella burnetii菌入侵宿主细胞时释放的130多种蛋白质，发现至少有一种蛋白质能够通过直接作用于线粒体来延长细胞寿命。

在入侵宿主细胞后，C. burnetii菌释放出一种迄今未知的蛋白质，作者称其为线粒体Coxiella效应F (MceF)。MceF与谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)相互作用，GPX4是一种位于线粒体中的抗氧化酶，通过促进抗氧化作用来改善线粒体功能，避免细胞损伤和死亡，这可能发生在病原体在哺乳动物细胞内复制时。

“C. burnetii使用各种策略来阻止入侵细胞的死亡并在其内部繁殖。一种是MceF对GPX4的调制，这是我们在本文中发现并报道的机制。这些蛋白质在细胞线粒体中的重新分配使哺乳动物细胞即使在感染了非常大的细菌负担时也能活得更长，” Dario Zamboni说，他是这篇文章的通讯作者之一。

这项研究是在炎症疾病研究中心(CRID)与澳大利亚莫纳什大学教授Hayley Newton合作进行的，该中心是FAPESP的研究、创新和传播中心(RIDCs)之一。FAPESP还通过Zamboni协调的一个项目提供资金。

“基本上，我们发现了C. burnetii菌使用的一种策略，可以在激烈复制的同时保持细胞健康更长时间。我们发现它的蛋白质MceF将GPX4重定向到线粒体，在那里它作为一种有效的抗氧化剂，为受感染的细胞解毒，防止细胞成分老化，同时允许细菌的复制，”该文章的第一作者Robson Kriiger Loterio说。

细胞生物学家

C. burnetii是一种叫做Q热的严重感染的病原体，Q热是一种相对常见但很少被诊断出来的人畜共患病。这组作者说，农业疫情是“日益严重的经济和公共卫生负担”。这种细菌在人类中引起非典型肺炎，在牛、绵羊和山羊等一些动物中引起克希菌病。它非常适合入侵和控制巨噬细胞和单核细胞，这些白细胞是生物体免疫防线的一部分，它们抑制宿主对感染的反应。C. burnetii另一个有趣的方面是，它可以在细胞中复制一周左右。相比之下，导致严重食物中毒的沙门氏菌会在24小时内导致宿主细胞死亡。

“深入研究这种细菌的兴趣恰恰在于它破坏细胞功能的能力。其他细菌只有在大量繁殖时才会致病，与之不同的是，一个伯氏杆菌就足以让一个健康的人生病。所以它能有效地调节它入侵的细胞。我们开玩笑地称它为杰出的细胞生物学家，因为它有能力调节宿主细胞中的一切，”Zamboni说。“观察C. burnetii是了解细胞功能的好方法。在这项研究中，它帮助我们了解了如何治疗线粒体功能障碍，并为人类程序性细胞死亡提供了见解。”

为了分析这种细菌破坏巨噬细胞并直接作用于线粒体的能力，研究人员对大蜡蛾(Galleria mellonella)的幼虫进行了体外分析和实验。在研究的第一阶段，他们研究了80多种来自C. burnetii的新蛋白质，这些蛋白质有可能与宿主细胞相互作用并破坏其功能。

Zamboni说:“我们最终专注于MceF，因为它直接作用于线粒体，而线粒体在细胞死亡过程中起着关键作用。这项研究的好处是，通过研究一种细菌，我们了解了很多关于细胞信号传导、细胞死亡和逆转线粒体功能障碍的新方法。我们不需要发明新技术。这个过程已经在细菌与宿主细胞的相互作用中发生了。”

该小组现在将继续在两个方面进行研究，一个旨在更深入地了解其他感兴趣的蛋白质，另一个涉及生化研究，以发现更多关于MceF如何影响GPX4的信息。