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細菌宿主間共生關(guān)系研究獲進展

日期:2010-09-09 17:29:21

形成一個成功的共生關(guān)系需要參與伙伴之間的交流能夠被精細地調(diào)節(jié)。愛爾蘭科學家在一篇最近發(fā)表于《分子微生物學》雜志上的文章中指出,當一個細菌變換宿主時,三羧酸(TCA)循環(huán)能夠在致病狀態(tài)與共生狀態(tài)之間發(fā)送轉(zhuǎn)變的信號。
 
發(fā)光桿菌以一個共生生物的形式存在于異小桿線蟲家族的食蟲線蟲中。當線蟲感染了一種昆蟲后,它便會釋放出發(fā)光桿菌,后者以指數(shù)級的速度生長,從而最終殺死昆蟲,并將其的組織轉(zhuǎn)化成線蟲消耗所需的生物質(zhì)。當細菌到達后指數(shù)生長階段,它們便開始形成化合物——例如抗生素和色素——以及光,其功能在于向線蟲發(fā)出信號。這些信號會導(dǎo)致線蟲的成熟,隨后它便會遷移出昆蟲的尸體。
 
在昆蟲被感染后,是什么調(diào)節(jié)著細菌和線蟲之間共生關(guān)系重建的信號控制呢?為了回答這個問題,愛爾蘭科克大學學院的Lea Lango和David J. Clarke尋找了能夠防止共生狀態(tài)開始的細菌突變。他們發(fā)現(xiàn),TCA循環(huán)酶蘋果酸鹽脫氫酶(由mdh所編碼)是發(fā)育信號的形成和線蟲內(nèi)的細菌存活所必需的。在生物體外,一種mdh突變在指數(shù)級階段具有正常的生長動力學,但在后指數(shù)階段卻停止了生長,導(dǎo)致細胞數(shù)量的減少。此外,突變在某種氨基酸的吸收過程中存在缺陷,從而很可能導(dǎo)致了生長的中斷。
 
mdh突變能夠引起疾病,這是因為它可以在昆蟲中生長并殺死后者,但是當線蟲接種了突變細菌,這些線蟲便沒有能夠成熟,并且也沒有細菌從這些線蟲中恢復(fù)過來。編碼一種TCA循環(huán)酶——Ⅱ類富馬酶——的另一個基因中的突變能夠?qū)е乱环N同樣的mdh突變顯型,但是阻礙其他新陳代謝路徑的突變并不會影響昆蟲的生長。
 
因此,研究人員指出,TCA循環(huán)向細菌的新陳代謝狀態(tài)發(fā)出了信號,并引發(fā)了其生命形式的一種變化。通過將生長階段與從病原體到共生生物的轉(zhuǎn)換聯(lián)系起來——這是轉(zhuǎn)換的最佳時機,能夠?qū)е庐敔I養(yǎng)變得匱乏時的細菌的散播。
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