近日，来自美国马萨诸塞大学的Read Pukkila-Worley研究团队在《免疫》（Immunity）杂志上发表了一篇题为“Intestinal immunity in C. elegans is activated by pathogen effector-triggered aggregation of the guard protein TIR-1 on lysosome-related organelles”的研究论文。该研究揭示了秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中一种名为TIR-1的蛋白质在监测病原菌效应因子对宿主损伤中的关键作用，并详细描述了其激活先天免疫反应的机制。

 

**研究背景与发现**

 

研究团队发现TIR-1特异性地表达在线虫肠道细胞的溶酶体相关细胞器（LRO）表面。这种定位使得TIR-1能够作为“哨兵”，监控病原菌效应因子对宿主细胞造成的损害。当病原菌如铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）分泌的绿脓菌素（pyocyanin）作用于宿主时，会导致LRO的碱性化和体积缩小。这种变化触发了TIR-1在LRO上的多聚化，激活了其NAD+水解酶活性，并进而激活了p38 MAPK（PMK-1）免疫信号通路。

 

**实验设计与结果**

 

- **构建TIR-1报告株系**：研究者使用CRISPR-Cas9技术构建了TIR-1::wrmScarlet株系，并观察到病原菌感染能够诱导TIR-1在肠道中形成点状聚集。由于TIR-1::wrmScarlet的内源荧光较弱且肠道存在自发荧光，研究者使用了TIR-1::3xFLAG株系进行免疫荧光染色，确定了TIR-1位于LRO上而非溶酶体。

 

- **TIR-1的结构域功能分析**：TIR-1包含TIR、SAM和ARM三个结构域。研究显示，TIR和SAM结构域对于TIR-1的激活和PMK-1的磷酸化至关重要。ARM结构域中的一段疏水区域对于TIR-1在LRO上的定位非常重要。敲除这段疏水区域后，TIR-1在LRO上的表达减少，且线虫对病原菌感染更为敏感，表明ARM结构域对于TIR-1的功能完整性以及p38 PMK-1激活至关重要。

 

- **病原菌感染对LRO的影响**：通过LysoTracker染色标记酸性细胞器，研究者发现病原菌感染导致LRO水平降低，这一现象不依赖于PMK-1或TIR-1。进一步使用LRO标记物PGP-2::GFP验证了上述结果。使用毒性降低的铜绿假单胞菌突变体感染线虫，发现只有缺失rhlR调控的基因才会阻止LRO水平下降，而这些基因参与了吩嗪（pyocyanin前体）的生物合成。

 

- **绿脓菌素的作用机制**：研究者通过分析发现，绿脓菌素是导致LRO碱性化和体积缩小的主要因素。绿脓菌素处理可以激活PMK-1磷酸化，并诱导TIR-1在LRO上聚集，从而激活肠道免疫。

 

**结论**

 

本研究揭示了TIR-1在秀丽隐杆线虫中作为监控病原菌效应因子的“哨兵”分子的作用机理，特别是其如何通过响应绿脓菌素来激活p38 MAPK免疫信号通路。这些发现不仅为理解宿主-病原相互作用提供了新的视角，也为开发针对病原感染的防治策略提供了理论依据。