普林斯顿的研究发现蠕虫如何病原体的知识传承给后代

七重峰18年,2020年下午1时43

当人们看到自己的孩子要吃掉他们不该的东西,我们可以简单地告诉他们,“不要吃。它会让你生病。”那些谁听这个建议都不能幸免学习这一经验为自己的惨痛经历。而其他动物不能坐在自己的后代下来了很好的交谈到,这并不意味着他们不能指示潜在危害他们的后代。

例如,微观蛔虫 秀丽隐杆线虫 对细菌如饲料 铜绿假单胞菌。然而,某些环境条件可能会导致 页。铜绿假单胞菌 以这样的方式改变,它变得致病性 - 也就是说,它是厌恶吃虫子。在2019年,研究人员在 墨菲实验室 表明,当蠕虫母亲生病所作 页。铜绿假单胞菌,他们学会避免细菌。不仅如此,但他们的后代,一路 到他们的玄孙,在某种程度上也知道,以避免细菌。四代后,虽然,跨代的回避行为消失,让蠕虫返回再次对细菌为食。

"Pseudomonas bacteria express small RNAs that regulate virulence" 1. "Pseudomonas attraction" 2. "Pseudomonas ingestion". "Worms read the bactertial P11 sRNA to change neuron gene expression." "Mothers and progeny avoid Pseudomonas"

雷切尔卡列茨基,丽贝卡·摩尔,科琳·墨菲和他们的同事发现,一种小RNA称为P11,病原发 页。铜绿假单胞菌 细菌,原因 C。线虫 蠕虫避免细菌和还负责在蠕虫的后代这种回避行为隔代遗传。

 

C。线虫 已如此深入的研究,我们不仅知道身份在其身体的每一个细胞(例如,神经,肌肉细胞,肠细胞等),也可在其胚胎发育过程中出现的顺序。尽管如此,蠕虫仍然设法给我们复杂的行为,如隔代回避惊喜。是什么原因导致这种行为?由墨菲实验室的前期工作表明,其他类型的致病菌并没有引起后代回避行为,表明行为是特定于致病 页。铜绿假单胞菌。此外,研究人员发现,避免致病 页。铜绿假单胞菌 由一个特定的蠕虫的神经元控制。但对这种现象的几个问题依然存在,让球队继续调查。

“我们想知道虫子是如何知道他们吃细菌的同源”之说 科琳·墨菲,分子生物学教授和综合基因组(LSI)的路易斯 - 西格莱尔研究所等的高级作者 详细介绍了小组的调查结果在Nature杂志上。

为了探讨这一问题,二墨菲实验室的研究人员 - 副研究学者 雷切尔卡列茨基 和研究生 丽贝卡·摩尔  - 用无害的细菌送入蠕虫已被掺入来自致病分离不同的材料 页。铜绿假单胞菌。这些材料包括参与细菌的代谢过程的物质,以及细菌的遗传物质。后者由三个类分子的:DNA,其可以被认为包含所有生物体需要向生存的蛋白配方食谱;信使RNA,这是个人的食谱被读出到构建蛋白质的复印件;和小RNA,其不编码蛋白质,而是通过促进信使RNA的破坏细胞执行监管职能,经常。

“而不是从代谢产物的一个信号,即细菌产生,因为我们原先预期,我们发现,蠕虫‘读’小RNA,细菌制造,特别是小RNA与细菌的致病状态相关,”墨菲说。事实上,研究人员发现,遗传回避行为,需要一个特定的细菌小RNA,称为P11。

“细菌的工作,杰夫在VRLA zemer吉泰实验室 根本是为证明该键小RNA是P11的关键,”墨菲说。 吉泰是普林斯顿生物学的埃德温·康克林授予教授。

“在P11的小RNA本身甚至没有蠕虫病 - 只是检测P11的存在就足以使蠕虫避免细菌,并将其传递到四代的后代,”墨菲补充。

卡列茨基,摩尔和他们的同事们发现,一旦蠕虫吃了细菌,P11是吸收和肠道蠕虫处理,那么它发现它的方式进入该蠕虫的卵子和精子。 (C。线虫 母亲是雌雄同体,所以它们具有两种类型的从那里生殖细胞并可自受精。)的,P11被输送至神经元,在母亲,在那里它会导致其编码称为macoilin蛋白蠕虫信使RNA的破坏控制回避行为。信使RNA防止丢失制造该蛋白质的,而这又导致蜗杆以避免致病细菌。 P11在蠕虫的生殖细胞存在也保证了它是提供给蠕虫的后代。

“据我们所知,这是第一个例子中发现的动物宿主‘阅读’病原体的小RNA和不断发展,帮助它保持健康的响应,一种新生的适应性免疫系统的反应,”墨菲说。

“仅存在这样的种间经由小RNA,和响应于小RNA自适应跨代行为变化甚至更少的实例分子通信的几个例子,说:”朱莉claycomb,在小RNA生物学加拿大研究椅子在大学多伦多,谁没有参与这项工作。

“这项研究确立了很高的标准理解的分子机制,管理等现象,并打开调查的前进一个新的领域,补充说:” claycomb。

"C。线虫 解释细菌非编码RNA学会避免致病,。。。“雷切尔卡列茨基,丽贝卡小号摩尔,杰弗里·d VRLA,枪[R帕森斯,zemer吉泰和科琳牛逼墨菲,被刊登在9月9日发行的Nature杂志上(DOI:10.1038 / s41586-020-2699 -5)这项工作是由先锋奖支持(NIGMS dp1gm119167),用于医学研究的基础格伦(gmfr cnv1001899),以及霍华德休斯医学研究所 - 西蒙斯教授学者计划(awd1005048)到CTM; RSM和GDV被t32gm007388支持( NIGMS),以及由先锋奖(dp1a1124669)ZG。