Respiratory protein-generated reactive oxygen species as an antimicrobial strategy

Naxin Jiang , et al .Nature Immunology 8, 1114 – 1122, 2007

報告者：謝政原

講評老師：胥直利教授

時間：13:00~14:00, Nov. 7, 2007

地點：Room 601

中文摘要：

  在近幾十年來，許多科學家們專注於免疫系統的訊息傳導之研究，但對於可直接連結偵測病原體的sensor與執行抗菌作用的effector的免疫偵測系統雛型卻不明瞭。在前人的研究中發現動物的攜氧蛋白:脊椎動物的血紅素(hemoglobin)及節肢動物的血青素(hemocyanin)具有產生活性氧族群(reactive oxygen species, ROS)的酵素活性:在血紅素轉變成氧化型血紅素(methemoglobin)會帶有過氧化酶活性(psedoperoxidase)，血青素為有酚氧化酶活性(phenoloxidase)，而由活性氧族群所產生的抗菌活性卻在免疫防禦機制中扮演相當重要的角色，於是本篇作者想探討在感染階段中微生物所帶之毒理因子(virulence factor)是否會調控血紅素或血青素的活性氧族群生成。在本篇研究利用鱟的血青素及兔子的氧化型血紅素進行探討，在給予病原菌蛋白酶(protease)作為毒理因子下，會活化產生活性氧族群的酵素活性，若額外再給予病原相關分子型態(Pathogen-associated molecular patterns)情況下，會更加強其酵素活性，而其酵素活性可能是攜氧蛋白本身受到病原菌蛋白酶切割部分胜肽鏈而產生。另外在invitro及invivo的實驗中也發現兩者的確對帶有蛋白酶的病原菌有抗菌作用，但血紅素需藉由病原菌溶解紅血球釋放出再轉變成氧化型血紅素才具有抗菌效果。根據以上的結果，作者認為脊椎動物的血紅素及節肢動物的血青素藉由病原菌蛋白酶作用所活化的活性氧族群生成酵素，並進而產生活性氧族群攻擊病原菌達到抗菌效果是一種直接連結偵測病原體的sensor與執行抗菌作用的effector的免疫機制(圖一)，而鱟為一種幾億年已存在古生物，其身體的血青素已具有活性氧族群所產生的抗菌作用，讓作者認為極可能是一種免疫偵測的雛型。

圖一

參考資料：

1.            Cerenius, L. and Soderhall, K. The prophenoloxidase-activating system in invertebrates. Immunol. Rev. 198, 116–126 (2004).

2.            Kawano, T., Pinontoan, R., Hosoya, H. and Muto, S. Monoamine-dependent production of reactive oxygen species catalyzed by pseudoperoxidase activity of human hemoglobin. Biosci. Biotechnol. Biochem. 66, 1224–1232 (2002).