Autophagic control of listeria through intracellular innate immune recognition in drosophila

Yano, T. et al. Nat. Immunol. 9, 908 – 916 (2008).

Speaker : 朱晏廷                          Time: 14:00~15:00, Oct. 29, 2008

Commentator : 王雅慧                     Place: Room 601

中文摘要：

自噬反應(Autophagy)是一個細胞自我保護、維持細胞內平衡的一個機制，它可以使細胞在養分不足的壓力之下，針對胞器或是細胞內物質進行包裹，並使之和溶小體(lysosome)的結合，消化之後釋放出胺基酸和脂肪酸供細胞再生利用¹。近年來的研究發現，自噬反應這種包裹的動作，也會在微生物感染時啟動。過去也有許多報導已證實，當某些胞內細菌（例如：肺結核桿菌，李斯特菌，A型鏈球菌，沙門氏菌等）感染時，細胞會啟動自噬反應來清除細菌，但是對於細胞透過什麼受體去辨識細菌，而啟動自噬反應，抑或者啟動自噬反應後，對於宿主本身的存活率是否有影響，都是有待進一步研究的。本篇文章所選用的動物模式為果蠅（drosophila），因為果蠅的生活史短，且其全部基因又不多，因此利於研究，加上本身只能運用先天性免疫機制來進行防禦，又 peptidoglycan-recognition proteins (PGRPs)曾被指出是扮演辨識微生物重要的感應器，尤其是辨識細菌表面的胜肽多醣（peptidoglycans, PGNs)²。PGRP-LE，存在果蠅的hemolymph及hemocyte中，是PGRP家族的一員，能夠結合到細菌的diaminopimelic acid (DAP)-type PGNs，並透過Toll和IMD路徑活化免疫反應，進而釋放antimicrobial peptide (AMP)來抑制細菌的生長^2,3。過去也曾有研究指出果蠅中的hemocytes有PGRP-LE，此感應器對於抵禦L. monocytogenes的感染來說是重要的。在本文的研究中指出，在果蠅中抑制細菌生長的機制，並非是透過Toll或者IMD路徑，經過實驗證實，細胞藉由細胞自噬的路徑去抑制細胞質中的細菌生長（Figure 1），PGRP-LE對於誘發細胞自噬的機制是絕對需要的 （Figure 2），不只如此，在細菌感染之下，細胞自噬的誘發有助於提昇宿主的存活率（Figure 3）。本篇研究的證實了，果蠅在L. cytomonogenes感染之下，必須透過PGRP-LE的辨識，透過不明的路徑啟動細胞自噬的機制來降低細菌數目，並增加宿主存活率 (Figure 4）。

Figure 1 :  PGRP-LE and autophagy, but not the Toll and IMD pathways 

Figure 2: PGRP-LE mediates autophagosome formation in S2 cells

Figure 3 : Autophagy is crucial for host survival after L. monocytogenes infection

                   Figure 4 : Recognition-dependent induction of autophagy

Reference：

1. Levine, B. et al. Unveiling the roles of autophagy in innate and adaptive immunity. Nat. Rev. Immunol. 7, 767–777 (2007).

2. Lemaitre B. et al. The host defense of Drosophila melanogaster. Annu. Rev. Immunol. 25, 697–743 (2007).

3. Ferrandon D. et al. The Drosophila systemic immune response: sensing and signaling during bacterial and fungal infections. Nat. Rev. Immunol. 7, 862–874 (2007).