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大腸桿菌竟促進(jìn)宿主的鐵吸收能力

2018-08-29 10:32來源：生物谷

在一項(xiàng)新的研究中，美國科羅拉多大學(xué)波德分校的Bin Qi和Min Han證實(shí)作為一種導(dǎo)致食物中毒或從宿主身上偷走營養(yǎng)物的病原體而廣為人所知的大腸桿菌實(shí)際上通過產(chǎn)生一種幫助細(xì)胞攝取鐵的化合物在促進(jìn)宿主健康中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。這項(xiàng)研究揭示出大腸桿菌讓它的宿主受益的機(jī)制，這可能最終導(dǎo)致人們開發(fā)出最有效地治療影響著全世界10億多人的缺鐵性貧血（iron deficiency anemia）的方法。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月23日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Microbial Siderophore Enterobactin Promotes Mitochondrial Iron Uptake and Development of the Host via Interaction with ATP Synthase”。

盡管一些大腸桿菌菌株能夠?qū)е录膊。谴蠖鄶?shù)大腸桿菌菌株是無害的，并且大量地棲息在人胃腸道中。


這項(xiàng)研究起始于利用秀麗隱桿線蟲（一種天然地富含大腸桿菌的線蟲）開展的一系列實(shí)驗(yàn)。當(dāng)給年輕的線蟲喂食經(jīng)過基因改造后不能夠產(chǎn)生一種被稱作腸桿菌素（enterobactin）的化合物的大腸桿菌時(shí)，它們生長緩慢而且它們體內(nèi)的鐵水平比較低。當(dāng)將腸桿菌素重新導(dǎo)入這些線蟲時(shí)，它們恢復(fù)自然的生長速度，而且它們體內(nèi)的鐵水平上升。


在線蟲和人細(xì)胞中的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)往飲食中添加腸桿菌素，即便在沒有加入鐵的情形下，也會(huì)顯著地增加細(xì)胞中的鐵水平。


科學(xué)家們長期以來一直認(rèn)為大腸桿菌產(chǎn)生腸桿菌素旨在尋找鐵用于它自身的存活和增殖。但是他們猜測為了這個(gè)目的，它從它的宿主中偷取鐵，這經(jīng)常被描述為“鐵戰(zhàn)爭（iron tug of war）”。但是這項(xiàng)新的研究挑戰(zhàn)了這一常規(guī)看法，提出腸桿菌素也結(jié)合到一種位于宿主線粒體內(nèi)部的被稱作ATP合酶（ATP synthase）的蛋白上，從而將鐵吸入到宿主細(xì)胞中。


盡管細(xì)菌為了它們自身的目的制造這種尋找鐵的化合物，但是這項(xiàng)研究提出隨著時(shí)間的推移，包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物也學(xué)著劫持這種化合物給自己帶來益處。