大腸桿菌竟促進(jìn)宿主的鐵吸收能力

在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)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(yíng)養(yǎng)物的病原體而廣為人所知的大腸桿菌實(shí)際上通過(guò)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(kāi)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(xiàn)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?，但是大多?shù)大腸桿菌菌株是無(wú)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(xiàn)蟲(chóng)（一種天然地富含大腸桿菌的線(xiàn)蟲(chóng)）開(kāi)展的一系列實(shí)驗(yàn)。當(dāng)給年輕的線(xiàn)蟲(chóng)喂食經(jīng)過(guò)基因改造后不能夠產(chǎn)生一種被稱(chēng)作腸桿菌素（enterobactin）的化合物的大腸桿菌時(shí)，它們生長(zhǎng)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(xiàn)蟲(chóng)時(shí)，它們恢復(fù)自然的生長(zhǎng)速度，而且它們體內(nèi)的鐵水平上升。

在線(xiàn)蟲(chóng)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(méi)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(zhǎng)期以來(lái)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(cè)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(zhēng)（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(xiàn)粒體內(nèi)部的被稱(chēng)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(lèi)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(lái)益處。