Nat:让果蝇绝后的罪魁祸首---Spaid蛋白 菌毒卵传 突变殖

顾汉现

Nature：60多年来，首次发现让果蝇绝后的罪魁祸首---Spaid蛋白

2018-05-05 09:33

2018年5月5日/生物谷BIOON/---在上世纪五十年代，遗传学家们面临着一个谜：当相同果蝇物种的两种品系进行杂交时，它们仅产生雌性果蝇，而不是预期的50:50性别比率。起初，科学家们认为背后的原因是基因突变，但后来发现这种原因是一种隐藏的螺原体细菌：Spiroplasma poulsonii。

螺原体是一种内共生细菌，它生活在果蝇血液中，通过雌性果蝇的卵母细胞传给后代。这种细菌在很大程度上仍然隐藏在它的宿主体内，但引发一种令人着迷的生殖操纵：特异性地杀死雄性胚胎。

图片来自CC0 Public Domain。

初看之下，这种雄性杀手细菌的存在是令人感到困惑的，但是已有研究证实它通过增加感染雌性果蝇---它们随后将这种细菌传播给它们的后代---的频率来促进这种内共生细菌的长期持续存在。

这种雄性杀死现象并不仅存在于螺原体中，也在几种其他的内共生细菌中也观察到。然而，它的分子机制从未被阐明。人们最初的想法是螺原体产生一种杀死雄性果蝇的雄性毒素（androcidin）。但是尽管开展多次尝试，这种雄性杀手的身份仍然是个谜。

如今，在一项新的研究中，来自瑞士洛桑联邦理工学院的Bruno Lemaitre教授和Harumoto Toshiyuki博士鉴定出这种难以捉摸的杀死雄性果蝇的细菌因子，从而解开了这个谜团。他们揭示出罪魁祸首是一种他们命名为Spaid（Spiroplasma poulsonii androcidin）的蛋白。相关研究结果于2018年5月2日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Male-killing toxin in a bacterial symbiont of Drosophila”。

已知Spaid基因编码的蛋白具有它在这种细菌内的定位和活性所需的特定结构特征（锚蛋白重复序列和去泛素酶结构域）。

这两名研究人员发现仅仅在果蝇中表达Spaid就足以再现这种昆虫中与雄性杀死相关的所有表型。与雄性杀死功能相一致的是，Spaid特异性地结合到雄性胚胎的X染色体上。他们猜测Spaid会干扰“雄性特异性过程（male-specific process）”，比如增加X染色体上的基因转录的机制（雄性果蝇有一条X染色体，而雌性果蝇有两条X染色体）。最后，他们发现了一种发生Spaid基因突变的螺原体细菌菌株表现出下降的杀死雄性胚胎的能力。

Harumoto说，“据我们所知，Spaid是迄今为止鉴定出的首个以性别特异性的方式影响宿主细胞机制的细菌效应蛋白。而且，据我们所知，这也是第一篇论文鉴定出一种导致雄性杀死的昆虫内共生因子。因此，我们预计它将在共生、性别决定和进化领域产生重大的影响。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Toshiyuki Harumoto & Bruno Lemaitre. Male-killing toxin in a bacterial symbiont of Drosophila. Nature, Published:02 May 2018, doi:10.1038/s41586-018-0086-2

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0086-2

http://news.bioon.com/article/6721643.html



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