PLOS Biol:有益菌不有益,多了也致命

2020-12-04 生物谷

2015年2月12日 訊 /生物谷BIOON/ --和許多動物一樣,我們的機體中寄居著許多不同的有益細菌,這些細菌惠及宿主機體的同時也會幫助自己進行生存及擴散,但是如果細菌生長地太多就會對機體產生致命的影響,近日,一篇發表在國際雜誌PLoS Biology上的研究報導中,來自葡萄牙的研究人員通過研究發現,單一基因組的改變或許會通過增強細菌在宿主中的密度來將有益細菌轉化為有害細菌。

文章中,研究者對寄居在黑腹果蠅機體中的沃爾巴克體進行研究來揭示良性細菌如何轉變為致病細菌,沃爾巴克經常寄生於昆蟲體內保護其抵禦病毒的感染,比如登革熱病毒的侵襲等。此前研究發現,果蠅體內的沃爾巴克體的數量可以決定其對宿主的影響,而當在宿主體內達到一定的水平時沃爾巴克體就會變得非常有害,因此本文研究中研究者目的是調查控制宿主體內細菌密度的遺傳基礎。

對比了致病性和非致病性的沃爾巴克體後,研究者表示,沃爾巴克體的基因組中特殊區域的一系列重複(名為Octomom)或許是引發沃爾巴克體毒力差異的原因,而該基因組區域的拷貝數在單一果蠅機體中也是不斷變化的,攜帶更多Octomom拷貝的細菌在果蠅體內往往更容易生長達到較高密度,因此攜帶的拷貝數越多果蠅就死亡地越早,然而從另一個角度來講,攜帶更多拷貝的Octomom區域及高水平的沃爾巴克體也越容易增強果蠅機體的抗病毒能力。

Ewa Chrostek說道,我們發現Octomom的拷貝數量可以快速改變,從而引發果蠅沃爾巴克體感染的不同結果,而沃爾巴克體也會發生快速進化並且很容易破壞宿主的控制。文章中研究者發現了沃爾巴克體的基因組特殊區域可以調節其在果蠅機體中的密度,這對於後期進行更為深入的研究奠定了基礎。

當前作為有效控制登革熱傳播的方法,研究人員在野外不斷釋放感染沃爾巴克體的埃及伊蚊,因此理解沃爾巴克體的進化及種群密度控制的機制對於開發有效控制登革熱的新型預防策略也非常關鍵。(生物谷Bioon.com)

本文系生物谷原創編譯整理,歡迎轉載!轉載請註明來源並附原文連結。謝謝!

Mutualism Breakdown by Amplification of Wolbachia Genes.

Ewa Chrostek, Luis Teixeira.

Most insect species are associated with vertically transmitted endosymbionts. Because of the mode of transmission, the fitness of these symbionts is dependent on the fitness of the hosts. Therefore, these endosymbionts need to control their proliferation in order to minimize their cost for the host. The genetic bases and mechanisms of this regulation remain largely undetermined. The maternally inherited bacteria of the genus Wolbachia are the most common endosymbionts of insects, providing some of them with fitness benefits. In Drosophila melanogaster, Wolbachia wMelPop is a unique virulent variant that proliferates massively in the hosts and shortens their lifespan. The genetic bases of wMelPop virulence are unknown, and their identification would allow a better understanding of how Wolbachia levels are regulated. Here we show that amplification of a region containing eight Wolbachia genes, called Octomom, is responsible for wMelPop virulence. Using Drosophila lines selected for carrying Wolbachia with different Octomom copy numbers, we demonstrate that the number of Octomom copies determines Wolbachia titers and the strength of the lethal phenotype. Octomom amplification is unstable, and reversion of copy number to one reverts all the phenotypes. Our results provide a link between genotype and phenotype in Wolbachia and identify a genomic region regulating Wolbachia proliferation. We also prove that these bacteria can evolve rapidly. Rapid evolution by changes in gene copy number may be common in endosymbionts with a high number of mobile elements and other repeated regions. Understanding wMelPop pathogenicity and variability also allows researchers to better control and predict the outcome of releasing mosquitoes transinfected with this variant to block human vector-borne diseases. Our results show that transition from a mutualist to a pathogen may occur because of a single genomic change in the endosymbiont. This implies that there must be constant selection on endosymbionts to control their densities.

相關焦點

  • 有益菌的種類及作用
    有益菌的種類及作用益生菌,源於希臘語「對生命有益是指改善宿主微生態平衡而發揮有益作用,達到提高宿主健康水平和健康狀態的活菌製劑及其代謝產物,益生菌存在於地球上的各個角落裡面,動物體內有益的細菌或真菌主要有:酪酸梭菌、乳酸菌、雙歧桿菌、放線菌、酵母菌等。 目前世界上研究的功能最強大的產品主要是以上各類微生物組成的複合活性益生菌。有益菌即對人體健康有益的菌種。
  • 有益菌是如何躲過人體免疫系統的?
    看了這些數字後,知道了我們的身體裡竟然被這麼多的「異類」佔據著,是不是會讓我們感到不寒而慄?研究人員相信,在人體大腸內寄居的同類細菌也包裹著一層糖外衣,這表明糖外衣對腸道細菌的生存很重要,同時也說明不管是有害菌還是有益菌,它們都很善於「拉大旗做虎皮」。為人類健康服務許多細菌對人類不僅無害而且有益,能給人類帶來很大的好處。
  • PLoS Biol:朊病毒早期對動物健康有益
    德國康斯坦茨大學研究人員最近發現,朊病毒蛋白實際起了一個對生物體有益的作用,它能在胚胎發育期間幫助細胞之間進行交流。發生朊病毒疾病的原因是它的化學結構發生了改變,使正常的朊病毒蛋白轉變為對生命有威脅的物質。此外,朊病毒還具有將異常結構傳給健康朊病毒蛋白的複製能力,因此會產生新的致病體。儘管這種變化過程可以解釋朊病毒是如何播散的,但朊病毒蛋白的異常功能是神經退行性疾病發生的根源。
  • 補充有益菌,提高免疫力,這些健康「腸」識你知道嗎?
    5.飲食不規律。當人出現暴飲暴食、三餐不規律、高脂高熱和煎炸燒烤等不良的飲食習慣時,長期下來,也會造成腸道疾病。  6.不良作息。生活習慣不規律,精神壓力大、過度疲勞等,也是容易導致腸道疾病的重要因素。現代生活環境的變化,也加速了人們追求快節奏的觀念。很多人做事都只追求速度而不計後果,在身體養護方面同樣如此。
  • 補充有益菌,腸道更健康
    幾乎有細菌的地方都是不乾淨的,都會使人類產生疾病,危害人類的健康。事實不是這樣的,因為細菌其實分為三種,有陽光溫暖的「有益菌」,有搗蛋搞破壞的「有害菌」,還有敏感、中立的「條件致病菌」。當人體健康出現變化是,這些菌群就會化身鋼鐵衛士,捍衛人體的健康。腸道菌群主要存在於大腸和小腸,其中以大腸為主。菌類主要由雙歧桿菌,大腸桿菌,乳酸菌,厭氧菌,芽孢桿菌等。
  • 多半體內缺乏「有益菌」了,多吃2種食物可補充
    這些細菌可以分為兩大派:有益菌和有害菌。絕大部分人的腸道內,有益菌都是佔據優勢地位的。但肥胖者、大量服用抗生素的患者、老年人,常常是有害菌佔據優勢地位,進而造成一系列健康問題。缺乏有益菌都有哪些危害,我們又該如何補充呢?本文為你詳解。
  • 【技術】夏季參圈之「致命溫躍層」
  • 「PLOS子刊」AI融合基因組學研究預測阿爾茨海默病的早期分子標記
    PLoS Comput Biol 16(7): e1008099. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008099【2】https://medicalxpress.com/news/2020-08-early-molecular-signatures-ad-convergence.html【3】https://journals.plos.org
  • 老園丁有心得,合理調整土肥有益菌最關鍵
    很多種植盆栽番石榴的人,都會遇到根線蟲的問題,對於這種頑固的生物,不管你用阿維菌素還是其他什麼藥,其實都是治標不治本,過不了多久又會泛濫,相信很多人都很清楚這點,但其實根線蟲沒那麼可怕,問題是你怎麼處理,下面就來說說我的辦法。
  • 水產養殖中的有益菌大集合
    但是光合細菌不能利用水環境中的一些大分子有機物,水體中的大分子有機物(如蛋白質、脂肪、糖)必須先由其它微生物 (如枯草桿菌、芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌、硫化菌等)分解成小分子有機物(如胺基酸、低級脂肪酸、小分子糖等)後才能被光合細菌分解利用,因此在利用光合細菌淨化水質時應配合使用其它有益菌。我們日常用菌,最好幾種配合使用,事半功倍。
  • 古脊椎所科研成果入選PLoS年度十大古脊椎動物發現
    >語音播報   10月28日,在美國鹽湖城舉辦的北美古脊椎動物學會(Society of Vertebrate Paleontology)年會上,2016年度「十大古脊椎動物發現」評選揭曉(https://www.plos.org
  • 大便惡臭可能是5種疾病的信號,可惜知道的人不多,提起重視
    在生活當中,上廁所是不可避免的,但是有的人拉的屎非常的臭,而且很長時間味道都揮散不出去,但是有人拉著屎,卻沒有什麼過於難聞的氣味兒,其實這和腸道的健康有一定的關係,通過拉的大便的氣味,是可以在一定程度上看出來腸道的健康情況。
  • 南農沈其榮團隊揭示有機酸分泌介導的黃瓜根際有益微生物富集現象
    近年來,越來越多的研究表明,某些有益的微生物可以被植物「招募」到根際,以抵抗病原體的入侵。這些有益的微生物可以產生次級代謝產物,例如2,4-二乙醯基間苯三酚來拮抗病原體,從而提高土壤對疾病的抑制能力。其他研究表明,檸檬酸,蘋果酸和富馬酸等根系分泌物可以「招募」有益的根際微生物。
  • 3類食物若能多吃,腸道慢慢好
    3類食物若能多吃,腸道慢慢好1、蜂蜜由於蜂蜜所含的營養成分十分豐富,既含有維他命和微量元素,而且蜂蜜具有獨特的潤腸通便功能,因此被稱為「百草之首」。對腸胃不舒服的人來說,每天早上起床後,可用溫水和蜂蜜一起衝泡,堅持每天一杯,可軟化大便,促進腸胃蠕動,可有效緩解便秘問題。
  • 有益病毒能抗細菌
    原標題:有益病毒能抗細菌  文·胡德良 編譯  ■ 醫衛前沿  細菌既可以是朋友,也可以是敵人:一方面,細菌可以引起感染,導致疾病;另一方面,細菌也有助於我們減肥,甚至可以對抗痤瘡。目前,一項新研究顯示,病毒也擁有兩面性:研究人員首次證明,病毒有助於我們的身體對抗細菌的入侵。