細菌蛋白質(zhì)作為choanoflagellates的春藥

美國研究人員調(diào)查單細胞生物如何進化成多細胞在他們的實驗過程中偶然發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象：單細胞真核生物叫做choanoflagellates，它是動物最親近的親戚，開始按照細菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)進行性繁殖。。為什么這種情況在自然環(huán)境中發(fā)生仍然不清楚，盡管他們推測它可以幫助choanoflagellates容易與同一物種的其他人交配。該研究結(jié)果于8月31日發(fā)表在Cell雜志上。

Choanoflagellates是一組原生生物，用作模型生物，用于研究動物的進化起源。加利福尼亞大學(xué)伯克利分校和哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員正在研究某些細菌在觀察到意想不到的副作用時如何影響單細胞鞭毛藻Salpingoeca rosetta的多細胞發(fā)育。

“我們知道，這種細菌，費氏弧菌，并沒有誘導(dǎo)多細胞發(fā)育，這使它成為一種很好的陰性對照”，聯(lián)合資深作者，伯克利的細胞生物學(xué)家和遺傳學(xué)家Nicole King說。“但是當我們在添加細菌后立即看到它們時，我們看到了一種非常奇怪的蜂擁而至的行為。事實證明，這是交配的前奏。”

單細胞生物之間的群集通常先于有性生殖，因為它會在一個小區(qū)域內(nèi)迅速增加種群密度，而兩種鞭毛蟲在正常條件下自發(fā)相遇并交配則更為罕見。研究人員使用基因分型來確定交配，而不僅僅是“粘性”或細胞融合，確認了從無性到性行為的轉(zhuǎn)變。

“Choanoflagellates在他們的生活史上具有很大的靈活性。他們可以繼續(xù)保持無性生活，但在這里我們表明他們可能是性行為，并且轉(zhuǎn)向性行為受到細菌提示的調(diào)節(jié)，”King說。“在動物世界中，誘導(dǎo)或引發(fā)性行為的分子可以合理地稱為壯陽藥。”

S. rosetta和V. fischeri都是海洋生物，在相同的海洋棲息地相遇。事實上，研究人員表明，即使是低環(huán)境水平的細菌(每毫升400個細胞)也足以誘導(dǎo)鞭毛蟲的蜂群交配。此外，這種行為可以追溯到細菌不斷分泌的特定蛋白質(zhì)的活性，這種蛋白質(zhì)被稱為EroS，參照希臘的性神。

“我確信這將是一個小分子，就像?？械男孕畔⑺鼗蜓刂切┚€條的東西。所以當我們發(fā)現(xiàn)它是一種大蛋白質(zhì)時，這是一個巨大的震撼，”共同資深作者Jon Clardy說，哈佛醫(yī)學(xué)院化學(xué)生物學(xué)家。

研究人員進一步研究表明，EroS是一種軟骨素酶，一種降解S. rosetta細胞外基質(zhì)中特定類型的硫酸化分子的酶，這種分子以前被認為是動物專有的。他們還發(fā)現(xiàn)，如果這種酶功能被抑制，那么就不會發(fā)生蜂群，而來自其他水生細菌的軟骨素酶則會產(chǎn)生催情作用。

展望未來，研究人員計劃研究如EroS等軟骨素酶如何誘導(dǎo)交配的更精細分子點。他們還指出，使用EroS刺激交配的能力為探測choanoflagellates的細胞生物學(xué)開辟了一個全新的實驗控制水平。

兩位作者都將該項目的意外發(fā)現(xiàn)作為其更有價值的方面之一。“現(xiàn)在，我們寫了補助金，或者寫論文，或者教學(xué)生如何做科學(xué)，看起來非常干脆，并且非常有計劃。發(fā)現(xiàn)一些奇怪的東西，這可能很有趣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)像這樣，我們?nèi)粘Ｑ芯康姆绞讲⒉皇悄敲雌匠＃?ldquo;克拉迪說。

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