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Nature:好可怕!一种特殊的细菌蛋白就能让果蝇彻底绝后!

来源:本站原创 2018-05-05 14:11

2018年5月5日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自瑞士洛桑联邦理工学院的科学家通过研究阐明了一种特殊的细菌蛋白杀死雄性果蝇的分子机制;在50年代,很多遗传学家面临着一个谜题,即当两种果蝇杂交时,最后只会产生雌性果蝇,而并不是预期的1:1性别比,最初科学家们认为这背后或许隐藏着一种特殊的遗传突变,但后来他们发现,诱发这种现象的原因或许是一种名为Spiroplasma poulsonii的特殊细菌

图片来源:newsweek.com

螺原体属细菌(Spiroplasma)是一种生存在果蝇机体血液中的内共生菌,其能够随着雌性果蝇的卵母细胞传递到后代机体中,这种果蝇在很大程度上能够隐藏在宿主体内,同时还会诱导一种让研究人员着迷的生殖控制过程,即对雄性胚胎具有特殊的杀伤力。雄性杀手细菌的存在乍一看令人费解,但很多研究都表明,其会通过增加能将这种细菌传递给后代的雌性果蝇的感染频率,来促进这种内共生菌在果蝇体内长期的繁殖状态。

具有雄性杀伤的特性并不局限于螺原体属细菌,研究人员还在其它多种内共生细菌中也发现了这种现象,然而目前他们并未阐明隐藏在背后的特殊分子机制,最初研究人员认为螺原体属细菌能产生一种名为androcidin的毒素蛋白,其能够杀死雄性果蝇,但尽管他们尝试了多次研究也并未发现杀灭雄性果蝇背后的杀手。

研究者Bruno Lemaitre等人表示,我们鉴别出了一种隐蔽的雄性致死性细菌蛋白,或许有望揭开这个谜题,文章中我们发现了一种名为Spaid的蛋白或许就是罪魁祸首(Spaid蛋白即Spiroplasma poulsonii androcidin)。Spaid基因能够编码一种具有特殊结构特性的蛋白质,该蛋白质对于细菌在宿主体内的定位和活性至关重要,其存在一些锚蛋白重复序列和去泛素酶结构域。

研究者指出,在果蝇机体中仅表达Spaid蛋白就足以重现杀死雄性果蝇所出现的所有表型,与杀灭雄性果蝇的特性一样,Spaid蛋白能够特异性地结合在雄性胚胎的X染色体上;研究人员推测,Spaid蛋白能够干扰雄性机体的特异性过程,比如增加X染色体上基因转录的机制等,最终研究者发现了一株携带Spaid基因突变的Spiroplasma poulsonii细菌,其杀死雄性果蝇的能力大大降低了。

最后研究者Harumoto表示,基于本文研究结果我们发现,截至目前为止,Spaid或许我们鉴别出的首个细菌效应蛋白,其能够以一种性别特异性的方式来影响宿主的功能,本文研究中我们也首次鉴别出了昆虫体内的内共生因子会杀死雄性昆虫,这或许对于我们后期研究共生机制、性别分化及进化等领域提供了新的思路和研究线索。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Toshiyuki Harumoto, Bruno Lemaitre. Male-killing toxin in a bacterial symbiont of Drosophila. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0086-2

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