AI 揭示腸道共生菌的分子對話：第三型分泌系統的免疫調節新圖譜
科技產業資訊室(iKnow) - 廖雅韻 發表於 2026年2月6日
圖、AI 揭示腸道共生菌的分子對話：第三型分泌系統的免疫調節新圖譜
在微生物學與免疫學的傳統認知中，第三型分泌系統（Type III Secretion Systems, T3SS）長期被視為革蘭氏陰性病原菌的關鍵致病機制，進而破壞細胞骨架、干擾訊號傳遞並抑制免疫反應，最終引發感染與發炎。因此，T3SS 一直被視為病原菌致病力的核心來源。
然而，隨著總體基因組學與人工智慧結構預測技術的快速進展，德國赫姆霍茲慕尼黑研究中心（Helmholtz Munich）於《Nature Microbiology》期刊發表最新研究。該研究透過建構「效應蛋白–宿主交互作用組圖譜」（HuMMI），發現 T3SS 並非病原菌所獨有，而是廣泛存在於健康人類腸道的共生菌群之中。
研究證實，T3SS 在健康生理環境下並不具破壞性，而是共生菌與宿主進行分子層級溝通的核心介面。此系統在維持腸道穩定與免疫耐受中扮演關鍵角色，從根本上重新定義了 T3SS 的生物學功能。
研究團隊應用 AlphaFold 深度學習預測與 Foldseek 結構搜尋技術，系統性地從大規模微生物基因體中解析「結構與功能」的關聯。研究發現，雖然共生菌與病原菌效應蛋白在序列上存在顯著差異，但其三維結構卻因趨同演化而趨於一致。此結果揭示了共生菌並非利用這些蛋白致病，而是透過「結構模擬」（Structural Mimicry）來達成與宿主的共生適應。
研究顯示，許多共生菌效應蛋白演化出類似真核細胞蛋白的結構特徵，尤其是 PDZ 結合位。透過介面結構模仿（Interface Mimicry），這些效應蛋白能如同「分子偽裝者」般，精準結合宿主細胞中的支架蛋白，包括 DLG、MAGI 與 MPDZ 等家族成員，直接嵌入宿主的訊號傳遞網絡。
此一機制使共生菌得以在不引發強烈免疫反應的情況下，透過競爭性結合重塑宿主蛋白的交互作用，進而精準調控細胞的生理狀態。這種現象反映出一種「免疫抑制」（Immune Damping）機制，亦即健康腸道菌群藉由 T3SS 主動調節局部免疫反應強度，避免不必要的發炎反應，從而維持免疫耐受與宿主–微生物之間的共生穩定性。
探究其功能影響發現，共生菌效應蛋白能主動介入宿主 NF-κB 免疫訊號的傳導。數據指出，這些來自健康腸道菌的效應蛋白可與 NF-κB 路徑的關鍵節點直接互作；當腸道上皮細胞遭遇 TNFα 或細菌鞭毛蛋白等強烈發炎挑戰時，抑制 NF-κB 的過度活化，進而大幅減少 IL-6、IL-8 與 IP-10 等促發炎細胞因子的釋放。
研究進一步指出，若宿主攜帶特定的遺傳風險變異（Genetic Risk Variants），其與共生菌效應蛋白的交互作用可能發生功能性改變，導致原本穩定互利的共生關係失衡，轉而誘發病理進程。此時，共生菌的 T3SS 被視為一項關鍵的環境調節因子，在特定遺傳背景下干擾已趨脆弱的免疫訊號通路，進而推動自體免疫疾病的發生。
這項研究證實 T3SS 不僅是病原菌的致病工具，更是健康腸道共生菌調控宿主免疫反應的關鍵分子介面。藉由結構模擬與細膩的訊號調節，共生菌得以主動參與免疫維繫的穩定。然而，一旦宿主遺傳背景或環境因素發生變遷，這套原本互利共生的分子對話，亦可能異化為觸發疾病的風險因子。這些發現不僅深化了人類對宿主–微生物共生機制的理解，更為未來精準微生物醫療及自體免疫疾病的治療策略，奠定了堅實的分子基礎。（1154字；圖1）
參考資料：
Effector–host interactome map links type III secretion systems in healthy gut microbiomes to immune modulation. Nature microbiology, 2026/1/26 (DOI: https://doi.org/10.1099/ijsem.0.005056)
Scientists Discover Gut Bacteria Can Inject Proteins Into Human Cells. SciTechDaily, 2026/2/3
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
【聲明】
1.科技產業資訊室刊載此文不代表同意其說法或描述，僅為提供更多訊息，也不構成任何投資建議。
2.著作權所有，非經本網站書面授權同意不得將本文以任何形式修改、複製、儲存、傳播或轉載，本中心保留一切法律追訴權利。
|