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    Science :雙面發(fā)光桿菌的根源DNA開關

    發(fā)布時間: 2012-07-18  點擊次數: 1786次

    發(fā)光桿菌是寄生在線蟲腸道對線蟲生存有益的一等良民。而打開一個分子開關,這位良民就會變身成為致命的昆蟲殺手。

    密歇根州立大學的研究人員發(fā)現發(fā)光桿菌具有一個DNA開關,可以使其從線蟲腸道共生的益生菌轉變?yōu)槔ハx血液中劇毒物。文章發(fā)表在Science雜志上。

    微生物學和分子遺傳學助理教授Todd Ciche發(fā)現這種轉變是隨機出現的,并會造成截然不同的特性,例如致死宿主或和諧共生。人類的腸道更復雜,不過這一研究成果有望為醫(yī)療突破提供新信息,他說。

    “動物和我們的腸道很相似,都充滿了微生物,”Ciche說。“這些微生物在宿主體內和體外實驗中并不相同,而我們現在才剛剛開始了解這種微生物共生同盟的建立,以及它們的功能和進化。”

    微生物群落會隨機產生具有不同特性的突變株,如有毒或無毒,耐受抗生素或對抗生素敏感。發(fā)光桿菌P. luminescens的生活史具有雙面性,一面是其宿主線蟲體內的共生菌,另一面是許多昆蟲的病原菌。共生狀態(tài)的發(fā)光桿菌寄居在線蟲的腸道中,緩慢的生長并能幫助線蟲生存甚至繁殖。隨著線蟲的生長,這些細菌顯露出其邪惡的一面。它們打開了DNA開關,開始快速生長并產生致命毒素。在線蟲感染昆蟲時,發(fā)光桿菌就釋放出它們的殺蟲毒素。

    “就像跳蚤與瘟疫那樣狼狽為奸,”Ciche說。

    現在的問題是:是什么造成了發(fā)光桿菌的這種巨大轉變?

    “了解控制線蟲體內發(fā)光桿菌雙面性的DNA開關,我們就能更好的了解細菌進入休眠期并耐受抗生素的機制,而這一過程對于慢性感染治療非常關鍵,”Ciche說。

    研究人員觀察到了發(fā)光桿菌的致病突變(P形態(tài))轉變?yōu)樵诰€蟲腸道共生的M形態(tài)的過程。而這兩種截然不同的形態(tài)的轉變開關是一個隨機的啟動子倒置。M形態(tài)細菌更小(是P形態(tài)的七分之一),生長的更慢而且發(fā)光能力較弱,并且M形態(tài)的細菌是沒有毒性的,產生的次級代謝物也更少。研究人員通過觀察線蟲體內單個發(fā)光桿菌的形態(tài)轉換,發(fā)現母線蟲體內的M形態(tài)發(fā)光桿菌是寄生在感染期幼蟲IJ體內的*批細菌。隨后,發(fā)光桿菌在感染期幼蟲體內由M形態(tài)轉換為P形態(tài),武裝了這些幼蟲以進行下一個感染昆蟲的循環(huán)。

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