对尿路感染Uromodulin如何帮助

任何一个曾经膀胱炎知道尿路感染这种恼人的和痛苦的。他们可以接受抗生素治疗,但如果不及时治疗可能是致命的。这些感染通常是由称为uropathogenic是什么引起的大肠杆菌细菌绑定时的细胞膀胱,输尿管或尿道与pili的附属物,线型的像毛发生长。但保护某些蛋白质的形式,在体内自然产生,叫做uromodulin。大约70%的人携带uromodulin基因组基因变体,这意味着他们产生这种保护蛋白质数量特别大。因此,他们有一个小的感染尿路感染的风险。

但确切的uromodulin防止炎症的过程从未被理解。现在一个跨学科的团队,来自瑞士苏黎世联邦理工学院的三个研究小组在苏黎世大学的研究人员和儿童医院苏黎世,填补了这方面的知识差距通过调查uromodulin的外表,对中和uropathogenic蛋白质是如何大肠杆菌。他们的研究结果,发表在《华尔街日报》科学,应有助于开发新的策略在未来治疗尿路感染。

详细的看一下它是如何工作的

首先,研究人员分析了蛋白质在分子水平上结合细菌菌毛。“我们已经知道债券,这也许起到了很大的作用在形成uromodulin的保护作用,但没人在更详细地研究这个,”格雷戈尔Weiss说,分子生物学的博士生ETH和该研究的主要作者之一。生化调查已经表明细菌菌毛识别某些表面糖链uromodulin和绑定到他们非常容易和强烈。

接下来,团队研究了uromodulin使用低温电子断层扫描成像技术,产生的蛋白质和细胞结构的三维视图不需要化学改性或脱水。这给他们看,uromodulin形式长纤维组成蛋白质分子平均大约400个人串在一起。每个链接的这个蛋白质链包含细菌菌毛的特征模式的糖链绑定。

富有成效的合作

低温电子断层扫描也是团队的选择技术,在更大的范围内调查这些属性有什么影响——这一次的罪魁祸首,uropathogenic大肠杆菌细菌。他们发现uromodulin细丝信封病原体,单个uromodulin丝可以与几种细菌的菌毛。“这助中和病原体,”维斯解释说:“一旦细菌是屏蔽以这种方式,他们可以不再绑定到尿路细胞,这意味着他们不能引起感染。”Under an optical microscope, the team also noted the formation of large clumps of hundreds of uromodulin filaments and大肠杆菌细胞,然后大概只是排出尿液。

最后,研究人员检查是否所有他们所观察到的这些过程在实验室也发生在病人。他们分析了尿液样本被感染的病人提供的儿童医院在苏黎世,发现同样的uromodulin和病原体之间的交互。“没有跨学科的不同研究小组和机构之间的合作,这将是不可能获得这组发现,“强调ETH教授马丁•Pilhofer领导电子断层扫描调查。

指针对治疗和药物开发

该研究小组的工作提供了如何的指针不使用抗生素治疗和预防尿路感染。直到现在,病人往往包含糖甘露糖的准备工作。在某种程度上,这些防止大肠杆菌细菌从上尿路细胞。“由于我们的分析,我们现在知道,细菌菌毛承认不仅甘露糖,而且其他糖类uromodulin礼物,”杰西卡Stanisich说,博士生,另一个是该研究的主要作者。“这可能表明联合治疗糖补充剂会更有效。”

这个新发现也有助于发展的新的活性物质,ETH鲁迪Glockshuber教授补充道。这是因为在uropathogenic感染大肠杆菌附着于相同的细胞表面糖链尿路uromodulin。制药公司正在寻求识别新的活性物质,防止正是这些交互——但这风险也破坏的保护绑定uromodulin细菌。“这显然是一个非常不受欢迎的副作用的药物,如果治疗同时干扰自然保护功能,“Glockshuber说。然而,研究小组的分析已经表明细菌和uromodulin间的关系非常稳定,无法分解的活性物质——一个重要的发现在寻找补救措施不愉快的尿路感染。

参考:维斯et al。(2020)。体系结构和功能的人类uromodulin细丝在尿路感染。科学。DOI: 10.1126 / science.aaz9866。

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