细菌交流以加强对病毒威胁的集体免疫反应

新西兰奥塔哥大学的新研究显示，细菌可以通过“交谈”来增强自己的免疫系统。由微生物学和免疫学系副教授Peter Fineran领导的研究小组的研究结果发表在国际期刊Molecular Cell上。Fineran副教授说，就像人类容易感染流感和麻疹等病毒一样，细菌也需要抵御病毒。

“作为人类，我们已经进化出复杂的免疫系统，使我们的身体能够对抗使我们生病的病毒感染。令人惊讶的是，细菌 - 虽然单细胞生物 - 通常具有相似的适应性免疫力，称为CRISPR-Cas系统。但这些CRISPR的方式-Cas系统功能与我们自己的免疫系统非常不同，“他说。

他的团队的研究为细菌群体如何集体抵御病毒威胁提供了新的见解。

“人们很早就了解了生活在社区中的优势，细菌也没有什么不同，往往居住在近距离以共享资源。但是，社区生活也存在潜在的弊端，因为高密度细菌种群更容易受到病毒的传播。 - 就像拥挤的公共汽车或日托中心的人一样，“他说。

当研究人员发现细菌测量其群落中细胞数量的能力使细菌能够增强其CRISPR-Cas免疫系统的能力以防止病毒爆发时，这一突破就出现了。

Fineran副教授说，细菌通过称为群体感应的化学通信形式相互“交谈”来感知人口密度。

“人口密度越高，细胞之间的沟通就越强，这就会导致免疫防御的协调性增强，”他说。

博士生和该论文的第一作者阿德里安·帕特森说，这项研究表明，细菌细胞在病毒最有可能传播到人群中时，会先发制人地提高免疫力。

“他们都提高了产生新免疫记忆的能力，并将现有的免疫力提高了500倍，”帕特森先生说。

CRISPR-Cas在提供细菌病毒免疫方面的作用仅在过去十年中被发现。

这些系统通过获取病毒DNA的小片段并将其存储在记忆库中来帮助识别和破坏未来的感染，从而创建特定过去病毒感染的遗传记忆。

CRISPR-Cas领域中最不被理解的方面之一是细菌如何控制这些系统的活性。太多的活动可能导致类似自身免疫的疾病，杀死宿主细胞，但活动太少可能会使病毒消灭整个细菌群落。该团队的研究表明，通过公开交流，细菌在这两种结果之间取得了适当的平衡。

该研究的第二作者西蒙杰克逊博士说细菌免疫系统很有吸引力。

“最近我们在了解它们如何发挥作用方面取得了重大进展。我们最近发现的真正令人兴奋的部分是我们预测基于通讯的CRISPR-Cas免疫协调将在整个细菌物种中广泛传播。”