Cell：发现细菌春药促进真核生物交配 软骨素酶共生

顾汉现

Cell：有趣！首次发现细菌“春药”促进真核生物交配  

一种细菌具有一种不同的刺激效应：它促进玫瑰花形领鞭毛虫产生性行为  费舍尔弧菌分泌某种让玫瑰花形领鞭毛虫感到兴奋的物质
EroS，即性胞外调节因子（Extracellular regulator of Sex）  进一步的实验揭示出EroS是一种软骨素酶，即降解软骨素的酶
玫瑰花形领鞭毛虫制造硫酸软骨素
人精细胞使用一种与EroS存在“远亲关系”的酶，与卵子进行融合
软骨素裂解酶，共生

2017-09-09 10:02

图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.08.005。

2017年9月9日/生物谷BIOON/---科学实验有时会取得意料不到的发现。

对多细胞生物进化感兴趣的科学家们一直在寻找促进玫瑰花形领鞭毛虫（Salpingoeca rosetta）聚集在一起形成玫瑰花形群体（rosette-shaped colonies）的细菌。玫瑰花形领鞭毛虫是一种单细胞栖盐水虫，与动物具有最为密切的亲缘关系。但是，在一项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校和哈佛医学院的研究人员发现一种细菌具有一种不同的刺激效应：它促进玫瑰花形领鞭毛虫产生性行为。相关研究结果发表在2017年9月7日的Cell期刊上，论文标题为“Mating in the Closest Living Relatives of Animals Is Induced by a Bacterial Chondroitinase”。论文通信作者为哈佛医学院生物化学与分子药理学教授Jon Clardy和加州大学伯克利分校遗传学与发育助理教授Nicole King。

这是首次发现细菌诱导真核生物产生交配，从而潜在地为细菌如何影响植物和动物等真核生物的发育和行为提供新的认识。

论文共同第一作者、Clardy实验室研究员Joseph P. Gerdt说，“人们越来越认识到与细菌（如微生物组）共生的重要性，但是在此之前，我从未听到过细菌会诱导性融合。我认为通过展示一种细菌诱导的新行为，我们可能促使其他人查看一下他们研究的系统，并且观察一下他们是否可能错过发现细菌也在那里起着作用。”另一名论文共同第一作者是加州大学伯克利分校的Arielle Woznica。

这项研究也揭示出这种简单的玫瑰花形领鞭毛虫能够制造一种被称为软骨素（chondroitin）的分子。科学家们之前曾认为仅在进化树上靠后面的很多分支才能够做到这一点。

King一直在研究玫瑰花形领鞭毛虫，以便有助阐明人类和其他的多细胞生物如何由单细胞生物进化而来。在此过程中，她已揭示出细菌如何能够以出乎意料之外的方式影响玫瑰花形领鞭毛虫和其他的有机体。

King和Clardy之前就已合作证实玫瑰花形领鞭毛虫形成独特的华丽群体是由一种细菌蛋白触发的。

当King团队将一种被称作费舍尔弧菌（Vibrio fischerii）的生物发光海洋细菌添加到他们的玫瑰花形领鞭毛虫培养皿中时，没有玫瑰花形群体形成。Clardy说，相反，发生的事情是“引人注目的”：这些微小的玫瑰花形领鞭毛虫促进自我形成类似放荡的群体（每个群体由高达50个细菌组成），并且开始交配。

明显地，费舍尔弧菌分泌某种让玫瑰花形领鞭毛虫感到兴奋的物质。但是，它是什么呢？King将样品发送给擅长解决生化难题的Clardy实验室来寻找。

一系列测试将候选物质缩小到科学界之前并未知道的单个蛋白。这些研究人员将它称为EroS，即性胞外调节因子（Extracellular regulator of Sex）。

进一步的实验揭示出EroS是一种软骨素酶，即降解软骨素的酶。果然，当这些研究人员更深入观察时，他们发现玫瑰花形领鞭毛虫制造硫酸软骨素。

Gerdt说，“我们之前并不知道诸如玫瑰花形领鞭毛虫之类的领鞭毛虫（choanoflagellate）在它们的细胞编码中能够产生软骨素。这当然不是在一项理性的由假说驱动的研究中取得的。鉴于我们是意外发现这一点的，我们取得的这项全新发现改变了软骨素产生的进化时间表。”

阻断EroS会阻止玫瑰花形领鞭毛虫群集在一起进行交配，然而加入由其他的海洋细菌产生的软骨素酶则会重新激起这种交配狂欢。

鉴于这些研究人员证实了是什么导致这种交配，他们想要知道EroS如何准确地发挥作用，费舍尔弧菌为何制造一种促进玫瑰花形领鞭毛虫交配的分子，这种相同的现象是否在这些有机体的自然栖息地中发生。他们也正在开始研究细菌与玫瑰花形领鞭毛虫和它的近缘种发生相互作用的其他方式。

对Gerdt而言，这项研究的最为令人关注之处在于它有潜力阐明细菌共生的进化史和更加深刻地理解人类等有机体如今如何受到细菌的影响。

Gerdt说，“动物和玫瑰花形领鞭毛虫具有共同的祖先。如果我们更好地了解玫瑰花形领鞭毛虫如何与细菌相互作用---我们仅是初步了解这一点，那么我们能够开始比较动物如何与细菌相互作用。这就像是这些细菌-真核生物或者说细菌-动物相互作用如何开始的早期快照，因此我们能够试图更好地了解所有的这些共生关系如何发挥作用。”

Clardy说，这些发现在另一个水平上也是引人关注的，这是因为人精细胞使用一种与EroS存在“远亲关系”的酶，与卵子进行融合。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Arielle Woznica, Joseph P. Gerdt, Ryan E. Hulett et al. Mating in the Closest Living Relatives of Animals Is Induced by a Bacterial Chondroitinase. Cell, 7 September 2017, 170(6):1175–1183, doi:10.1016/j.cell.2017.08.005

http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867417309303

http://news.bioon.com/article/6709571.html



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顾汉现

Cell：有趣！首次发现细菌“春药”促进真核生物交配 2

软件译:

文章
在动物最近生活亲属中的交配是由细菌软骨素酶诱导的
Arielle Woznica 3， Joseph P. Gerdt 3， Ryan E. Hulett， Jon Clardy 关于作者的信函Jon Clardy 给作者Jon Clardy 发送电子邮件“， Nicole King 4 ，关于作者Nicole King的信件信息作者Nicole King发送电子邮件

强调
•细菌费氏弧菌引起配合在领鞭毛虫S.罗塞塔
• V. fischeri生产的“壮阳药” 是我们命名为EroS的软骨素酶
•该功能需要EroS的酶活性
•硫酸软骨素EroS底物在动物起源之前演变

概要
我们偶然发现，海洋细菌弧菌fischeri在动物的最亲近的亲属之一中诱导有性繁殖，即cho ate 属Salpingoeca玫瑰花。虽然细菌影响从营养和新陈代谢到细胞生物学和真核生物发育的一切，真菌交配的细菌调节是意想不到的。在这里，我们显示，一个单一的fischeri蛋白，以前没有表征的EroS，充分概括了活的fischeri的壮阳活动。EroS是一种软骨素裂解酶; 尽管其底物硫酸软骨素以前被认为是一种动物突触体，但我们证明玫瑰花生成硫酸软骨素，从而将这种重要的糖胺聚糖的祖先延伸到了premetazoan时代。最后，我们显示，V. fischeri，纯化的EroS和其他细菌软骨素裂解酶诱导环境相关浓度的玫瑰花交配，表明细菌可能调节自然界中的领鞭毛虫交配。

关键词：
领鞭毛虫，弧菌，硫酸软骨素，软骨素，蜂拥，交配，宿主微生物，软骨素裂解酶，共生

http://www.cell.com/cell/fulltex ... 03%3Fshowall%3Dtrue





領鞭毛蟲
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領鞭毛蟲（學名：Choanoflagellate）是一種原生生物，是单细胞或群体。有一根纤细丝鞭毛，形态类似于淡水海绵的群体，表面的酪氨酸激酶受体也类似于海绵，被认为可能是动物的祖先[1]。

目录  
1        語源
2        外貌及成長
3        結構及演化
3.1        Monosiga brevicollis
3.2        Salpingoeca rosetta
3.3        Monosiga ovata 的轉錄組
3.4        Stephanoeca diplocostata 的轉錄組
4        參考文獻
5        外部連結

語源
領鞭毛蟲的學名Choanoflagellate源於希臘語的Khoanē（可解作「漏斗」或「衣領」）和鞭毛的學名flagellum。
外貌及成長
Salpingoeca sp., in transmission electron microscopy (TEM).
每條領鞭毛蟲都有一條鞭毛，由一圈充滿肌動蛋白、叫作微绒毛的突出物環繞，在鞭毛外形成了一圈圓柱狀或椎狀的「衣領」，因以為名。 鞭毛的移動可透過「衣領」抽水，細菌及碎屑會被微絨毛捕獲，然後被領鞭毛蟲進食。由鞭毛產生的水流亦會推動細胞，使之可以自由游動，就好像動物的精蟲一樣。相對來說，其他鞭毛蟲往往是透過其鞭毛的活動來「拉扯」鞭毛蟲移動。
結構及演化
目前有兩個物種的整個基因及兩個物種的轉錄組的基因已被完整排序並出版，方便了對領鞭毛蟲及生物演化的研究。
Monosiga brevicollis
领鞭毛虫（Monosiga brevicollis）是一种单细胞水生动物，具有特殊的结构：其触手呈领状环绕鞭毛，与形成海绵（最原始的多细胞生物）的领细胞基本结构相同。其基因有41.6Mbp，與絲狀真菌及其他自由生活的單細胞生物的基因數量相若，但遠少於一般的動物。
萨克生物研究院研究发现，领鞭毛虫的酪氨酸激酶（Tyrosine Kinases）基因竟高达128种之多，比人类中所发现的多38种，而酪氨酸激酶调控网络对后生动物进化有重大作用。一般认为，酪氨酸激酶调控只在多细胞动物中进行，酪氨酸激酶调控网络越来越复杂的演化造成了多细胞动物本身复杂性演化。但作为单细胞动物的领鞭毛虫是目前发现的唯一例外。
一項演化基因組學研究發現：在領鞭毛蟲的基因組內發現多條來自藍綠藻的基因。負責研究的學者認為：可能在早基的演化歷史中，領鞭毛蟲透過吞噬作用捕食藍綠藻作食物時，藍綠藻的基因殘留了在領鞭毛蟲內融合了。
另一項研究發現：領鞭毛蟲的基因內有一條叫GKPID（GK Protein-interaction domain）的基因，負責控制其鞭毛在細胞分裂時的方向。這條基因被認為標誌着單細胞生物過渡成為多細胞生物的演化歷史。
Salpingoeca rosetta
Salpingoeca rosetta的 基因大小有55 Mbp。細胞黏附、神經肽和鞘醣脂代謝的基因的同源物存在於基因組中.

详细:

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E ... D%E6%AF%9B%E8%9F%B2



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