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科学家揭示了一种介导环境-微生物-宿主相互作用的新机制

2019-06-25 10:09:16 • 来源：

贝勒医学院的研究人员发现了一种新机制，显示微生物如何改变它们所生活的生物的生理机能。在自然细胞生物学杂志上发表的一篇论文中，研究人员揭示了生活在实验室蠕虫线虫中的微生物是如何响应环境变化并向蠕虫发出信号，改变其储存脂质的方式。

科学家揭示了一种介导环境-微生物-宿主相互作用的新机制

“微生物 - 宿主之间的相互作用已经有很长一段时间了，但调解这种相互作用的实际分子机制在很大程度上是未知的，”资深作者，贝勒分子和人类遗传学副教授，赫芬顿衰老中心的王孟博士说。 。“生活在另一种生物体内的微生物，宿主，可以对环境的变化作出反应，改变它们产生的分子，从而影响宿主身体的正常运作，包括疾病易感性。”

在这项研究中，王某和第一作者芷骏霖博士在王实验室工作已解剖的第一次的分子机制，通过该大肠杆菌的细菌可以调节线虫'脂质存储。

大肠杆菌如何改变秀丽隐杆线虫中的脂质储存

秀丽隐杆线虫是一种实验室蠕虫模型，科学家用它来研究健康和疾病的基本生物学机制。

“这种蠕虫自然消耗并与肠道中的细菌一起生活，并以与人类和微生物相似的方式与它们相互作用。在实验室中，我们可以通过控制生活在这种蠕虫体内的细菌类型来研究基本的生物学机制。作为其他变量然后确定对蠕虫生理的影响，“王说。

在这项研究中，王和林比较了两组蠕虫。一组接受了在营养丰富的环境中生长的细菌。另一组蠕虫接受了相同类型的细菌，但它在营养不良的条件下生长。两组蠕虫都接受相同数量和类型的营养，唯一的区别是细菌在施用于蠕虫之前生长的环境类型。

有趣的是，携带来自营养不良环境的细菌的蠕虫在它们体内的蠕虫中存在的脂肪含量是营养丰富环境中细菌的两倍。

然后研究人员进行了更多的实验，并确定在营养不良的环境中缺乏氨基酸蛋氨酸，通过产生不同的化合物引发细菌适应，然后在蠕虫中引发一系列事件导致额外的脂肪积累。此外，研究人员观察到，显示出额外脂肪堆积的组织也会使其线粒体碎裂。已知线粒体的活动，它们的融合和分裂之间的平衡与代谢活动紧密结合。

揭示未预料到的连接的机制

研究人员发现细菌能够引发线粒体断裂，然后引发额外的脂质积累，因为细菌触发的分子中间体使它们能够与线粒体“建立沟通”。

“我们首次发现了细菌和线粒体可以在代谢水平上相互交谈的证据，”王说。

细菌和线粒体就像远房亲戚。进化证据强烈表明，线粒体从进入其他细胞类型并进入其结构的细菌中下降。线粒体在细胞新陈代谢的许多方面发挥着重要作用，但也维持与其细菌祖先非常相似的基因。

“有趣的是，细菌产生的分子可以在线粒体之间的通讯中发出作用，并调节它们的融合 - 裂变平衡，”王说。“我们的研究结果揭示了细菌和线粒体之间的这种共同语言，尽管它们彼此之间的进化距离很远。”

这种共同语言的一些组成部分涉及蛋白质，如NR5A，Patched和Sonic Hedgehog。后者对研究人员特别感兴趣，因为它之前没有参与调节脂质代谢和线粒体动力学。

“微生物组中的微生物可以影响宿主功能的许多方面，在这里我们提出了一种新的分子机制，介导微生物 - 宿主通讯，”王说。“我们发现了一种机制，鼓励我们调查可能与其他生理方面有关的其他因素，例如压力反应和衰老等。”

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