Immune System Employs 'Dual Key' Activation To Launch A Potent Antiviral Weapon
Science Daily — 「雙重鑰匙」的啟動，其代表的意義就像是在戰爭時，若要發射一些極具毀滅性的武器前，需要兩個人一起同步啟動的裝置一樣。而最近，來自 Weizmann 科學研究院的研究人員表示，對細胞來說，當他們準備啟動免疫系統抵禦外來入侵者時，也是使用這樣的一套策略。
圖1. a macrophage (large, orange) attacking germs (small, green).（圖片來源：http://www.karlloren.com/biopsy/index.htm）
干擾素，從被發現至今已經五十年了，它是我們體內抵禦病毒入侵的第一道防線。它是由受到病毒入侵的細胞所產生，並且藉此對其他的細胞發出警訊，同時做好抵抗入侵外敵的準備。而這個訊息傳遞分子通常會伴隨著一些被病毒感染後的症狀 ─ 發燒反應及發炎現象 ─ 好比像被流感病毒感染一樣。
圖2. Immunoregulatory actions of interferon gamma on the immune system.（圖片來源：http://www.bio.davidson.edu/Courses/Immunology/Students/spring2006/V_Alvarez/IFN-gamma.html）
干擾素家族有三種，其主要型態已經被確定，按照希臘字母的順序依序命名為 alpha、beta、及gamma。干擾素 alpha 及 beta 非常相似：他們在動作行為上相當類似，甚至在細胞壁上也是使用同一個受體。然而，干擾素 gamma 就不同了，它不但有一個屬於自己的專用受體，並且除了可以立即抵抗病毒活性外，它還與免疫系統中許多相當重要的活化作用有關，比如說抗原呈獻的步驟。而抗原呈獻這個步驟則是讓我們的免疫系統得以對特定的病原體產生專一性抗體的重要步驟，並且可以激發免疫細胞去吞噬或摧毀某些致病菌。
圖3. Three-Dimensional Structure Of Recombinant Human Interferon-gamma.（圖片來源：http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1HIG）
不過在這一期《美國國家科學學術期刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences，）上發表的一篇論文確有著嶄新的發現。研究中指出這三種型態的干擾素通常並不是獨立運作的。Weizmann 研究院的研究團隊主要是由分子遺傳學系的 Menachem Rubinstein 教授、Vlandimir Hurgin 博士、Daniela Novick 博士、Ariel Werman 博士以及在科羅拉多大學的 Charles Dinarello 教授所組成。因為他們共同發現在細胞內還有另一種分子會被分泌出來，那就是介白素-1 alpha（interleukin-1 alpha，亦稱為 IL-1 alpha）－ 在許多啟動干擾素 gamma 活化的場合中都可以見到 IL-1 alpha 的存在。
圖4. Structure Of Interleukin-1 Alpha at 2.7-Angstroms Resolution.（圖片來源：http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=2ILA）
雖然已經知道分子之間彼此會透過這個方式一起運作，但是這個在干擾素 gamma 與 IL-1 alpha 間的合作關係還是讓科學家們感到驚訝：儘管這兩種分子是由兩個完全不相關的系統所製造出來，但他們彼此契合的程度就像是將同一把鑰匙分成兩半一樣。IL-1 alpha 對干擾素 alpha 或 beta 並不會造成任何影響，同時干擾素 gamma 也只會專一性地與 IL-1 alpha 合作。讓研究人員感到訝異的是，干擾素（主要是 alpha 及 beta）與許多種藥物作用的關連已經被廣泛的研究過了，然而在之前的研究中並沒有看到這兩個分子之間會有任何的關連性。Rubinstein’s 解釋到：這是因為之前所有與干擾素相關的實驗都太注重於這些細胞自己所產生的 IL-1 alpha 身上，讓科學家們忽略了他們彼此的影響。
圖5. When a cell undergoes apoptosis, white blood cells called macrophages consume cell debris. (Image from U.S. National Library of Medicine.)（圖片來源：http://www.myoops.org/twocw/mit/Health-Sciences-and-Technology/HST-176Fall-2005/CourseHome/index.htm）
干擾素 gamma 以及介白素-1 alpha 彼此是相互促進的，它們由大約 500 個基因所控制，包含那些帶有發燒與肌肉疼痛。Rubinstein說到：「要用干擾素 gamma 來達到抗病毒活性的成本實在是太高了。所以這也是為什麼身體需透過這樣 “雙鑰匙” 系統的原因 － 因為在付出這個代價之前能提供額外的保障。」
Note: This story has been adapted from a news release issued by Weizmann Institute of Science
原始報導：
http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070327144244.htm
原始論文：
"Antiviral and immunoregulatory activities of IFN-
depend on constitutively expressed IL-1
"，PNAS, 2007, 104, 5044.http://www.pnas.org/cgi/content/full/104/12/5044
相關網址：
1. PDB 蛋白質資料庫：http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do
2. Interferon Gamma (IFN-g）：http://www.bio.davidson.edu/Courses/Immunology/Students/spring2006/V_Alvarez/IFN-gamma.html
3. 血液中的騷動，天下文化：http://www.bookzone.com.tw/Publish/book.asp?bookno=cs054