Host Translational Inhibition by Pseudomonas aeruginosa Exotoxin A Triggers an Immune Response in Caenorhabditis elegans

Deborah L. McEwan, et al. 2012. cell host & Microbe 11, 364-374

Speaker: Feng Ru Hung (洪鳳嬬)          Time: 14:00~15:00, Nov. 21,2012

Commentator: Dr. Chang-Shi Chen        Place: Room 601

摘要：

腸道中有許多細菌，為了瞭解腸道如何分辨有害及無害的細菌，作者使用線蟲當作模式生物。通常在innate immunity中，microbe- or pathogen- associated molecular patterns(MAMPs/PAMPs)會被辨認並引起免疫反應，但這個系統並無法解釋所辨認到的是否為病原菌。有研究指出在植物和果蠅可以感應體內恆定性的變化或是蛋白被異常修飾而引發保護身體的一些機制。本篇作者想知道後生動物的免疫反應是否也會因細菌感染後造成宿主蛋白的修飾或細胞受損所釋放的訊息來間接誘發免疫反應。作者用Pseudomonas aeruginosa (PA)的PA-encoded AB toxin Exotoxin A (ToxA)感染線蟲 (Caenorhabditis elegans)，而ToxA為一種會造成宿主轉譯抑制的毒素。

以microarray分析後發現，在ToxA感染線蟲後會使一些參與在免疫反應的基因表現，如ZIP-2 dependent irg-1、PMK-1 dependent genes和fshr-1，故作者取得PMK-1、ZIP-2和FSHR-1 pathways有 mutantation的線蟲，這些線蟲具有免疫缺陷的特性，以ToxA餵食後發現突變線蟲的確無法抵抗ToxA的毒性而導致life span較短，確認了在microarray所得到的基因的確為線蟲防禦ToxA所需。因此，作者為線蟲抵抗ToxA的機制提出三種假設，一為線蟲可直接辨認ToxA這個毒素，二為線蟲可辨認轉譯抑制作用所產生的ribosylated EF2，三為感應到蛋白生成遭受抑制。故使用會造成轉譯抑制的抗生素 hygromysin B餵食正常線蟲，發現這些參與在免疫反應的基因也會被表現。並且用ToxA餵食缺乏ToxA-activity site的線蟲，和用inactive ToxA餵食正常線蟲，並無偵測到irg-1的表現，顯示線蟲並非直接偵測ToxA本身也非ribosylated EF2，更支持了轉譯抑制會誘發免疫反應的假設。

這些參與在線蟲免疫反應的ToxA-responsive genes 並不會被失活的ToxA所誘發表現，而有多種證據證明是ToxA造成的轉譯抑制上調了這些基因，故作者提出線蟲抵抗ToxA的起始為感應到蛋白生成被抑制而不是直接辨認ToxA。雖然目前尚不清楚引起轉譯抑制到宿主防禦其中的過程是什麼，但是值得再繼續深究的是否在哺乳動物或是人類的身上也會有這樣的現象。

參考文獻：

1. Anni Kleino, et al. (2012). UnZIPping Mechanisms of Effector-Triggered Immunity in Animals. Cell Host Microbe. 11, 320-322