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Nature:蠕虫如何避免食物中毒?

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  2. 线虫
  3. 细菌

来源:生物谷 2012-11-18 13:13

(图片来源Dennis H. Kim等原文截图) 麻省理工学院的一组研究者通过对162株线虫进行研究,发现了线虫逃避有害细菌的基因机制,其结果近日发表在《自然》(Nature)杂志上。 在实验中,研究者将162株线虫分别置于盛有铜绿假单胞杆菌菌落的盘子中,然后观察这些线虫的行为。

 

 

 

 

(图片来源Dennis H. Kim等原文截图)

麻省理工学院的一组研究者通过对162株线虫进行研究,发现了线虫逃避有害细菌的基因机制,其结果近日发表在《自然》(Nature)杂志上。

在实验中,研究者将162株线虫分别置于盛有铜绿假单胞杆菌菌落的盘子中,然后观察这些线虫的行为。一开始,线虫都设法接近菌落,而24小时后再次观察时,他们发现大部分线虫都远离了菌落,而且这些线虫都略有增大,这表明这些线虫都曾吃过菌落,而当它们知道其危害后,再也没有吃过第二口。然而,在研究人员第二次观察时,仍有一株线虫在吃菌落,其中的大部分线虫都已经死亡。

为了研究清楚这些线虫逃避有害细菌的机制,研究者将不同线虫株的基因组进行了对比,他们发现仍在食用细菌的线虫HECW1基因发生了突变,该基因在线虫的神经信号传递中起作用。线虫有2个感觉神经元基因中包含HECW1基因。随后,研究者用激光将那些逃避较慢的线虫的这2个神经元破坏,这时这些线虫又向菌落爬去。这表明HECW1基因在线虫对铜绿假单胞杆菌的逃避中起作用。

研究者指出,这种机制或许只能被铜绿假单胞杆菌激发,而那些逃避较慢的线虫,或许在其生存环境中不会接触到铜绿假单胞杆菌,因此它们不需要逃避这种细菌。这对于线虫来说或许算是好事,因为线虫仅有302个神经元来应对环境中的各种情况,它们对食物的要求不能过于苛刻,否则它们就得挨饿。

剑桥大学的神经学家马里奥·波诺称,该研究很好地证实了线虫可以作为行为学的基因基础的研究模型,虽然人类的神经元数目远远多于线虫,但二者的部分神经通路是类似的。(生物谷bioon.com)

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doi:

PMC:
PMID:

Natural polymorphisms in C. elegans HECW-1 E3 ligase affect pathogen avoidance behaviour

Howard C. Chang,Jennifer Paek & Dennis H. Kim

Heritable variation in behavioural traits generally has a complex genetic basis1, and thus naturally occurring polymorphisms that influence behaviour have been defined only in rare instances2, 3. The isolation of wild strains of Caenorhabditis elegans has facilitated the study of natural genetic variation in this species4 and provided insights into its diverse microbial ecology5. C. elegans responds to bacterial infection with conserved innate immune responses6, 7, 8 and, although lacking the immunological memory of vertebrate adaptive immunity, shows an aversive learning response to pathogenic bacteria9. Here, we report the molecular characterization of naturally occurring coding polymorphisms in a C. elegans gene encoding a conserved HECT domain-containing E3 ubiquitin ligase, HECW-1. We show that two distinct polymorphisms in neighbouring residues of HECW-1 each affect C. elegans behavioural avoidance of a lawn of Pseudomonas aeruginosa. Neuron-specific rescue and ablation experiments and genetic interaction analysis indicate that HECW-1 functions in a pair of sensory neurons to inhibit P. aeruginosa lawn avoidance behaviour through inhibition of the neuropeptide receptor NPR-1 (ref. 10), which we have previously shown promotes P. aeruginosa lawn avoidance behaviour11. Our data establish a molecular basis for natural variation in a C. elegans behaviour that may undergo adaptive changes in response to microbial pathogens.

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