据说共生细菌“沃尔巴克氏体”感染了大约一半的昆虫。通过进入受感染宿主的雌性卵子,它会传播给下一代,并且不会从雄性宿主中繁殖。据说沃尔巴克氏体通过各种策略操纵宿主,例如雌性孤雌生殖和通过与未受感染的雌性交配来防止受精,以便在受感染雌性的繁殖中获得优势。...然而,Wolbachia 为何能做到这一点尚不清楚。
东北大学的山本大辅教授和主要学术研究人员通过在不育的果蝇中处理 Wolbachia 的 DNA 片段来解释宿主操纵的机制,以引起与感染相同的效果。研究成果发表在美国科学期刊《当代生物学》网络版上。
果蝇的突变体之一是性致死 (Sxl) 突变体。这是因为制造卵子的细胞从卵巢中丢失了,不能制造卵子,但众所周知,当它们感染沃尔巴克氏体时,会再次制造卵子。
该研究小组研究了 Wolbachia 中大约 1200 个基因中的哪些导致了这种影响。首先,当 Wolbachia 的 DNA 被分割并应用于果蝇正常雌性卵巢的生殖干细胞时,发现一个物种失去了它的功能。由于在不育的 Sxl 突变体的雌性上处理这个 DNA 片段,据说丢失的生殖干细胞已经恢复。换句话说,仅此 DNA 片段就能够复制 Wolbachia 的宿主操作。
该DNA片段所含的基因被研究组命名为“TomO”。随着研究的进展,越来越清楚的是,TomO产生的“TomO蛋白”是沃尔巴克氏体分泌的,作用于宿主体内一种叫做nanos的基因,增加Nanos蛋白,恢复生殖干细胞。
Nanos 蛋白而不是 TomO 的过度表达也已被证明可以将生殖干细胞恢复为 Sxl 突变体。 由于Nanos具有维持哺乳动物生殖干细胞的功能,本次研究结果不仅阐明了细菌操纵宿主的机制,而且为利用TomO提高哺乳动物生殖功能提供了一种新途径。