据国外媒体报道,科学家首次观察到免疫系统杀手细胞发射的“子弹”——穿孔蛋白(perforin)在行动中的细节。穿孔蛋白在异常细胞上穿孔后,使有毒酶进入目标细胞内部,从而摧毁它们。
穿孔蛋白是免疫系统用来攻击威胁人体的异常细胞的关键分子。通过电子显微镜,科学家揭示了这种蛋白如何快速处理癌变和被病毒感染的细胞。伦敦大学伯克贝克学院的海伦·赛比尔(Helen Saibil)教授领导了这项英-奥合作研究,她表示:“穿孔蛋白是我们免疫系统兵工厂中一种威力强大的子弹,没有它,我们无法应对一生中出现的数千个异常细胞。”
穿孔蛋白由免疫系统中的两种关键细胞——CD8+杀伤性T细胞(CD8+ killer T cells)和自然杀伤细胞(NK cells)释放。小鼠实验证据表明,有缺陷的穿孔蛋白可引发癌症,尤其是白血病。人类免疫系统在异常细胞上穿孔的首次观察,可追溯到110多年前诺贝尔奖得主、比利时微生物学家朱尔斯·博尔德(Jules Bordet)的研究。
赛比尔说:“从以往研究我们已知细菌毒素(如肺炎链球菌毒素)在细胞膜上穿孔时,其形状会发生显著变化。穿孔蛋白令我们着迷,我们想知道它的结构以及如何变化以充当钻孔机。”电子显微镜图像显示了穿孔蛋白分子环如何聚集在一起,在细胞膜上形成开口。该研究成果发表在《自然》杂志上。
联合论文作者、澳大利亚莫纳什大学的詹姆斯·维斯托克(James Whisstock)教授说:“现在我们知道它的工作机制,因此可以通过调整它来抗击癌症、疟疾和糖尿病。”穿孔蛋白分子的重要部分类似于炭疽、李斯特菌和链球菌等细菌使用的毒素,表明这种穿孔机制大约在20亿年前的远古时代就已进化出来。在自身免疫性疾病和组织排斥反应中,穿孔蛋白也可能错误地标记需要清除的细胞,导致误伤。
目前,科学家正在研究如何促进或抑制穿孔蛋白,以对抗癌症和感染,或预防自身免疫反应。资助该研究的英国生物技术与生物科学研究理事会(BBSRC)主席道格拉斯·科尔(Douglas Kell)教授说:“显微镜新技术为分子生物学家创造了巨大机遇。这是一个鲜活实例,说明分子结构与功能的知识可能有助于改善人类健康。”