2019-09-26 07:29:02
对海绵病毒群落的研究为共生机制提供了新见解

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海绵形成了广泛的动物门类,全世界有7500多个物种,它们生活在海洋的各种栖息地中。这种动物门的一个特殊特征是它们具有过滤海水的能力,这些生物可以通过海水获取食物。这样一来,某些海绵物种每天就可以通过其体内移动多达24,000升水。周围的海水中包含多种病毒-平均而言,每毫升海水中包含1000万种病毒。因此,海绵的过滤喂养方式与病毒在海洋中的丰富繁殖相结合,可能表明海洋海绵可能具有与周围水类似的病毒成分。

来自基尔大学(CAU)合作研究中心和GEOMAR亥姆霍兹基尔海洋研究中心的研究人员现在表明,海绵具有非常特定的病毒序列特征(即病毒体),即使对于给定个体而言,它也具有独特性种类。某些噬菌体-即攻击细菌的病毒还能够调节宿主的免疫系统,从而保护细菌共生体免于被消化。尽管病毒通常以其致病特性而闻名,但新的研究发现现在也证明了噬菌体对宿主生物与细菌相互作用的积极影响。这些结果是通过三个国家之间的国际合作获得的,其中包括维尔茨堡大学,巴塞罗那大学和乌得勒支大学的研究人员。今天发表在著名杂志《细胞宿主与微生物》(Cell Host&Microbe)上的这项研究为多细胞生物与其微生物群落之间的共生提供了新的思路,而这种共生可能是由噬菌体以三方关系调节的。

尚未探索的缩影

为了分析海绵病毒群落的组成,研究人员从地中海的指定位置检查了四种不同的海绵物种。在每种情况下,他们相互比较了众多个体和同一物种的不同组织。 “与我们最初的假设相反,每个海绵个体即使彼此相邻生活,也会有自己独特的病毒,” GEOMAR的博士研究员和CRC 1182的早期职业研究员Martin T. Jahn说。因此,没有两个海绵。在病毒社区方面是相似的。该研究的第一作者说,“病毒的组成主要不是由环境或组织暴露于周围的水决定,而是由内部因素决定。” CRC 1182的四个工作组。

值得注意的是,在海绵中发现的病毒基本上是未知的。贾恩说:“我们已经在样本中发现了近500个新的病毒属。”贾恩说:“这些病毒是全新的,可能只在海绵中发生,而在自然界中则没有。”这个数量级表明,病毒多样性的研究才刚刚开始。

动物宿主,细菌和噬菌体相互影响

观察到的海绵病毒群落与海水病毒群落之间的差异引发了一个问题,即海绵病毒是否具有特定功能。研究人员调查了病毒基因清单,发现了与多细胞生物相似的基因,在多细胞生物中它们负责某些蛋白质的相互作用。 CRC 1182成员,GEOMAR海洋微生物学教授Ute Hentschel Humeida说:“这一令人惊讶的结果唤醒了我们的特殊兴趣。” “我们想了解为什么噬菌体具有一个编码蛋白质的基因,而我们更希望在多细胞生物体中如此。”

为了研究这种所谓的ANKp蛋白的作用,他们研究了其在模型系统中的作用:他们在大肠杆菌中表达了该蛋白,并研究了其对某些免疫系统中清道夫细胞(巨噬细胞)的作用。脊椎动物。该结果表明了ANKp蛋白的核心作用:它使大肠杆菌被清除剂细胞破坏的程度大大降低。令人惊讶的是,这种蛋白质显然可以使噬菌体与动物宿主相互作用,因为它可以下调宿主的免疫反应,从而保护细菌免于被消化。因此,科学家认为噬菌体是宿主生物,细菌和噬菌体三方相互作用的一部分,它们为维持共生共存提供了机制。

共生概念的延伸?

CRC 1182的研究人员将新结果解释为噬菌体对多细胞宿主生物及其微生物伴侣共生的新的重要贡献。 Martin T. Jahn说:“我们怀疑噬菌体是包括人在内的多细胞宿主生物与细菌之间相互作用的主要参与者。” “像ANKp这样的病毒蛋白甚至可能首先使宿主与细菌之间发生这种相互作用,因为它们使细菌逃避宿主的免疫系统。”

Hentschel Humeida说:“因此,共生的基本概念可以理解为三方之间的相互作用。”将来,Hentschel Humeida及其团队将进一步研究这一假说,这对于代谢生物学研究至关重要,并确认噬菌体在宿主微生物共生酶中的功能参与。

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