金黃色葡萄球菌攝取金屬元素的幕後操手大揭秘

知識 06-27

小編語

人體的免疫系統是一套完善的體系，在面對病菌和病毒的襲擊時可以有效保障機體的正常運行。

幾乎所有的生命形式都需要微量元素來維持其生存、生長和繁殖。面對病原體的威脅，機體不甘示弱，可以通過各種方法殺傷病原體，其中不容忽略的是機體的先天免疫系統，它能阻止微生物攝取機體的資源和營養素，從而導致其傳播中斷，這種免疫應答被稱為「營養免疫」。【1】當然，我雖強但敵並不弱。很多病原體也進化出一套逃避宿主控制微量元素攝入的策略，從而保證它們的生長和傳播。【2】魔高一尺道高一丈，很多科學巨匠們都致力於研究病原微生物攝取宿主微量元素的機制，可謂知己知彼方能百戰不殆。

在近期的《science》雜誌上發表了法國艾克斯-馬賽大學（Aix Marseille Universite?）帕斯卡·阿諾（Pascal Arnoux）團隊的最新研究成果，其揭示了金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）合成的一種化合物（staphylopine）能獲取宿主體內的金屬離子(鎳、鈷、鋅、銅、鐵)來維持自身的生長繁殖。該研究為人類對抗病原體提供了嶄新的視角。【3】

該研究團隊通過代謝組學研究、基因定位突變、生物化學分析等技術，成功的找到了金黃色葡萄球菌獲取金屬離子的元兇—staphylopine。該化合物由金黃色葡萄球菌自身合成，釋放到周圍環境中攝取金屬元素，再由位於菌體表面的ABC轉運體將其轉運到菌體內，釋放金屬離子，供菌體利用。未載有金屬離子的staphylopine通過CntE排到菌體外再次攝取環境中的金屬離子。小夥伴們一定好奇如此強大的金屬離子載運體是如何產生的呢?

金黃色葡萄球菌攝取金屬元素的幕後操手大揭秘

大家莫急，帕斯卡·阿諾研究團隊給我們揭開了這個神秘的面紗。在金黃色葡萄球菌體內，以左旋組氨酸為底物，在CntK(組氨酸消旋酶)的作用下可逆性產生右旋組氨酸，在類煙草胺類酶CntL和一或兩個a-氨基丁酸的作用下產生中間產物xNA, 在CntM作用下縮合一個酮基到xNA中，經過三部曲終合成staphylopine。＃小編感嘆，生來不易啊。。。當然，科學家們的研究更令人讚歎。＃

科學家們看到此妖孽的皮囊還不夠，一定要將其大卸八塊看清其本質。該研究團隊解析了staphylopine的分子結構發現，其和煙草胺十分相似。煙草胺可是植物界攝取金屬離子的小超人啊。

科學家已經找到元兇，就讓我們打敗它，消滅它，讓金黃色葡萄球菌在渴求金屬元素的路上死去，讓人類健康在現代科學迅速發展的路上重生。

參考文獻：

【1】Tomas Ganz.Iron homeostasis in host defence and inflammation. Nature Reviews Immunology.2015;15:500–510

【2】Tomas Ganz. Iron in innate immunity: starve the invaders. Curr OpinImmunol.2009:21:63-67.

【3】Ghssein,Ghassan, et al. "Biosynthesis of a broad-spectrum nicotianamine-likemetallophore in Staphylococcus aureus." Science .2016；1105-1109.

第一作者簡介

魏家嶼

2014年考入浙江大學公共衛生學院，就讀於營養與食品衛生專業，在營養與代謝實驗室開展研究，師從王福俤教授。

金黃色葡萄球菌攝取金屬元素的幕後操手大揭秘