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        科學(xué)家揭示了一種介導(dǎo)環(huán)境-微生物-宿主相互作用的新機(jī)制

        貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新機(jī)制,顯示微生物如何改變它們所生活的生物的生理機(jī)能。在自然細(xì)胞生物學(xué)雜志上發(fā)表的一篇論文中,研究人員揭示了生活在實(shí)驗(yàn)室蠕蟲線蟲中的微生物是如何響應(yīng)環(huán)境變化并向蠕蟲發(fā)出信號,改變其儲存脂質(zhì)的方式。

        科學(xué)家揭示了一種介導(dǎo)環(huán)境-微生物-宿主相互作用的新機(jī)制

        “微生物 - 宿主之間的相互作用已經(jīng)有很長一段時間了,但調(diào)解這種相互作用的實(shí)際分子機(jī)制在很大程度上是未知的,”資深作者,貝勒分子和人類遺傳學(xué)副教授,赫芬頓衰老中心的王孟博士說。 。“生活在另一種生物體內(nèi)的微生物,宿主,可以對環(huán)境的變化作出反應(yīng),改變它們產(chǎn)生的分子,從而影響宿主身體的正常運(yùn)作,包括疾病易感性。”

        在這項(xiàng)研究中,王某和第一作者芷駿霖博士在王實(shí)驗(yàn)室工作已解剖的第一次的分子機(jī)制,通過該大腸桿菌的細(xì)菌可以調(diào)節(jié)線蟲'脂質(zhì)存儲。

        大腸桿菌如何改變秀麗隱桿線蟲中的脂質(zhì)儲存

        秀麗隱桿線蟲是一種實(shí)驗(yàn)室蠕蟲模型,科學(xué)家用它來研究健康和疾病的基本生物學(xué)機(jī)制。

        “這種蠕蟲自然消耗并與腸道中的細(xì)菌一起生活,并以與人類和微生物相似的方式與它們相互作用。在實(shí)驗(yàn)室中,我們可以通過控制生活在這種蠕蟲體內(nèi)的細(xì)菌類型來研究基本的生物學(xué)機(jī)制。作為其他變量然后確定對蠕蟲生理的影響,“王說。

        在這項(xiàng)研究中,王和林比較了兩組蠕蟲。一組接受了在營養(yǎng)豐富的環(huán)境中生長的細(xì)菌。另一組蠕蟲接受了相同類型的細(xì)菌,但它在營養(yǎng)不良的條件下生長。兩組蠕蟲都接受相同數(shù)量和類型的營養(yǎng),唯一的區(qū)別是細(xì)菌在施用于蠕蟲之前生長的環(huán)境類型。

        有趣的是,攜帶來自營養(yǎng)不良環(huán)境的細(xì)菌的蠕蟲在它們體內(nèi)的蠕蟲中存在的脂肪含量是營養(yǎng)豐富環(huán)境中細(xì)菌的兩倍。

        然后研究人員進(jìn)行了更多的實(shí)驗(yàn),并確定在營養(yǎng)不良的環(huán)境中缺乏氨基酸蛋氨酸,通過產(chǎn)生不同的化合物引發(fā)細(xì)菌適應(yīng),然后在蠕蟲中引發(fā)一系列事件導(dǎo)致額外的脂肪積累。此外,研究人員觀察到,顯示出額外脂肪堆積的組織也會使其線粒體碎裂。已知線粒體的活動,它們的融合和分裂之間的平衡與代謝活動緊密結(jié)合。

        揭示未預(yù)料到的連接的機(jī)制

        研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能夠引發(fā)線粒體斷裂,然后引發(fā)額外的脂質(zhì)積累,因?yàn)榧?xì)菌觸發(fā)的分子中間體使它們能夠與線粒體“建立溝通”。

        “我們首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌和線粒體可以在代謝水平上相互交談的證據(jù),”王說。

        細(xì)菌和線粒體就像遠(yuǎn)房親戚。進(jìn)化證據(jù)強(qiáng)烈表明,線粒體從進(jìn)入其他細(xì)胞類型并進(jìn)入其結(jié)構(gòu)的細(xì)菌中下降。線粒體在細(xì)胞新陳代謝的許多方面發(fā)揮著重要作用,但也維持與其細(xì)菌祖先非常相似的基因。

        “有趣的是,細(xì)菌產(chǎn)生的分子可以在線粒體之間的通訊中發(fā)出作用,并調(diào)節(jié)它們的融合 - 裂變平衡,”王說。“我們的研究結(jié)果揭示了細(xì)菌和線粒體之間的這種共同語言,盡管它們彼此之間的進(jìn)化距離很遠(yuǎn)。”

        這種共同語言的一些組成部分涉及蛋白質(zhì),如NR5A,Patched和Sonic Hedgehog。后者對研究人員特別感興趣,因?yàn)樗皼]有參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和線粒體動力學(xué)。

        “微生物組中的微生物可以影響宿主功能的許多方面,在這里我們提出了一種新的分子機(jī)制,介導(dǎo)微生物 - 宿主通訊,”王說。“我們發(fā)現(xiàn)了一種機(jī)制,鼓勵我們調(diào)查可能與其他生理方面有關(guān)的其他因素,例如壓力反應(yīng)和衰老等。”

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