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《日本科学家发现抵御病菌的古老蛋白》

  • 来源专题：农业生物安全
  • 编译者： 李周晶
  • 发布时间：2025-09-15

  • 日本理化学研究所可持续资源科学中心（Center for Sustainable Resource Science，CSRS）的研究人员通过对350种植物基因组中的1300多个受体进行深入研究，最终在柚子中发现了一种古老的蛋白质，并将其命名为SCORE。这种蛋白质具有帮助植物抵御成千上万种不同细菌和其他病原体的潜力。相关研究成果于9月4日发表在《科学》杂志。

    SCORE的受体能够检测冷休克蛋白，这种蛋白的变异存在于超过85%的已知细菌、真菌和昆虫中。研究显示，通过替代品替换SCORE的关键部分，可以预测性地改变其识别的细菌种类。这一策略可用于设计合成SCORE，为植物提供抵御病原体侵袭的有效手段。未来，将经过基因工程改造的SCORE基因变体引入具有重要经济价值的作物品种，有望提高其对病原体和害虫的广谱抗性。这不仅为增强农业抗病虫害能力提供了一种可持续的方法，还将有助于全球粮食安全的保障。

  • 原文来源：https://phys.org/news/2025-09-ancient-protein-path-broad-spectrum.html
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  • 《科学家发现10种新型细菌免疫防御系统》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：huangcui
    • 发布时间：2018-02-02
    • 在一项大规模的系统性研究中，来自以色列魏茨曼科学研究所的Rotem Sorek教授和他的研究团队揭示出细菌存在10种之前未知的细菌免疫防御机制。Sorek说：“我们发现的这些系统不同于之前看到的。但是，我们认为在这些系统中，有一到两种系统可能有潜力扩大基因编辑工具箱，而其他的系统指向人体免疫系统的起源。”相关研究成果于2018年1月25日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Systematic discovery of antiphage defense systems in the microbial pangenome”。 Sorek解释道，细菌并不能够仅依靠CRISPR来对付噬菌体。事实上，许多噬菌体都具有抑制CRISPR活性的“抗CRISPR”蛋白，这提示着其他的系统收拾残局。Sorek和他的团队通过构建出一种扫描所有细菌基因组---迄今为止大约有5万种基因组---的计算机程序来开始对这些系统的研究。他们开发的这些算法并不寻找具有事先确定的特征的序列，而是寻找参与免疫防御的基因的“统计学特征（statistical signature）”，比如，它们在“防御岛（defense islands）”---在那里，几个防御相关的基因被发现位于彼此附近---中的位置。随后，鉴于免疫系统基因很少单独地发挥作用（即便在细菌中，也是如此），这些研究人员开发出复杂的计算机分析方法，以便理解哪些基因联合起来并共同组成一种防御系统。 一旦他们将潜在的防御基因从几百万个减少到几百个时，这些研究人员就需要测试他们鉴定出的候选机制。他们不是尝试从数百种不同的细菌中分离出基因序列，而是寻求合成生物学的帮助：订制这些基因。他们把成串的基因密码---总共有40万个碱基---送到一个商业实验室，从而合成数十种不同的多基因系统用于测试。他们将这些合成系统插入到天然免疫系统已被灭活的实验室细菌中。接着，他们让这些细菌接触噬菌体和其他的感染因子，以便观察这些移植的防御系统是否是有活性的。在他们研究的各种系统中，10种防御系统强力地保护了这些实验室细菌免受感染，因而将它们鉴定出为新的免疫防御系统。 Sorek说，在计算机分析和开展实验的各个阶段之间，这项研究要求在他的实验室里工作两年的六名人员付出大量的努力。这项研究是由Shany Doron博士和Sarah Melamed博士领导的，而且Gal Ofir、Azita Leavitt博士、Anna Lopatina博士和Gil Amitai博士密切参与其中。这个团队每隔一周就开一次“防御委员会（defense council）”来讨论不同的研究分支和他们已发现的防御机制。
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  • 《科学家发现隐藏的肺流感战士大军》
    • 来源专题：新发突发传染病
    • 编译者：张玢
    • 发布时间：2024-02-18
    • 科学家们长期以来一直认为我们肺部周围的充满液体的囊泡仅仅是为了缓冲外部伤害。事实证明，它还容纳着能够在流感感染期间冲入肺部的强效吞噬病毒细胞。 这些细胞不应与感染细菌的病毒噬菌体混淆，它们是巨噬细胞，是身体产生的免疫细胞。 “巨噬细胞的名称意味着‘大食家’。它们吞噬细菌、病毒、癌细胞和垂死细胞。实际上，任何看起来陌生的东西，它们都会吞噬并摧毁它，”领导这一发现团队的加州大学河滨分校病毒学家朱丽叶·莫里森说。 “我们惊讶地发现它们存在于肺部，因为以前没有人见过这种情况，也就是说这些细胞在发生感染时会进入肺部。” 发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文详细介绍了在流感感染期间，巨噬细胞离开外部腔体并穿过肺部，减少炎症并降低疾病水平的过程。 “这项研究表明，重要的不仅仅是肺部发生的情况，还有肺部外部的情况。通常与肺部不相关的细胞类型对肺部疾病和健康可能产生重大影响，”莫里森说。 人体有三个主要腔体：一个围绕心脏，一个是腹腔，还有一个围绕肺部的胸膜腔。“由于它含有液体，可以防止肺部塌陷。然而，人们对胸膜腔本身作为一个完整器官的看法并不深入。这项研究可能会改变人们对这一看法，”莫里森说。 研究人员最初的目标是了解在流感感染期间肺部存在哪些类型的细胞。他们利用来自死于流感或幸存下来的小鼠研究的肺部相关基因的现有数据。然后，他们使用算法挖掘数据，以预测在感染期间肺部发生变化的细胞类型。 “我们利用大数据，将其分解，以确定潜在的免疫细胞存在于肺组织中。这就是我得到的线索，也许我们在肺部有一个以前未知的外部细胞来源，” Morrison说道。 接下来，该团队使用基于激光的技术，追踪巨噬细胞进入小鼠的肺部，并观察如果将这些细胞排除在外会发生什么。“当你将它们从小鼠身上取出时，你会看到更多的疾病和肺部炎症，” Morrison说。 Morrison表示，她希望这项研究能鼓励其他科学家重新评估旧研究的数据集。“我们的方法是利用已有的信息并加以新的运用，我们能够发现一些新的东西，”她说。 未来，研究团队希望确定哪些蛋白质“告诉”巨噬细胞移动到肺部。一旦识别出蛋白质信号，可能就有可能创造出能够增加巨噬细胞数量或活性的药物。 增强人体对感染的防御策略，而不是开发另一种抗病毒药物，可能会为人们提供更长效的流感治疗。Morrison对宿主治疗产生兴趣是因为抗生素和抗病毒药物的耐药性是一个日益严重的问题。 当细菌和真菌等病菌发展出能够抵抗杀死它们的药物时，就会出现这个问题。药物的滥用和过度使用正在加剧这个问题。根据美国疾病控制和预防中心的数据，每年在美国发生超过280万例耐药感染，导致超过3.5万人死亡。 “如果我们能增强我们身体内解决感染的能力，我们可能有更好的机会。我们更不太可能产生耐药性。免疫系统非常复杂，但从长远来看，与其追逐不断逃避我们治疗的病毒，与其合作利用我们所拥有的，可能是我们的最佳选择，” Morrison说。 Pleural macrophages translocate to the lung during infection to promote improved influenza outcomes, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.230047412
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