使用有毒蛋白質(zhì)制作昆蟲奶昔
線蟲是微小的蠕蟲,落入動物王國經(jīng)常被忽視的角落。雖然它們中的許多是寄生的,意味著它們生活在其他生物體內(nèi),但它們也有助于控制人類疾病并殺死損害農(nóng)作物的昆蟲。這是線蟲的有益品質(zhì),吸引了加州大學(xué)河濱分校助理教授阿德勒迪爾曼的關(guān)注。
在PLOS病原體雜志上發(fā)表的一篇剛剛發(fā)表的論文中,Dillman和幾位合作者發(fā)現(xiàn),線蟲會分泌致命的蛋白質(zhì)混合物,以殺死許多破壞作物的昆蟲。這一發(fā)現(xiàn)推翻了一種長期以來的信念,認(rèn)為它只是與線蟲共同作用的殺死昆蟲的細(xì)菌。
“這完全是科幻小說,”迪爾曼說。“這些微觀線蟲爬進(jìn)宿主,排出有毒細(xì)菌,然后吐出毒液,將宿主變成昆蟲奶昔。”
線蟲已適應(yīng)幾乎所有生態(tài)系統(tǒng),包括海洋,湖泊,土壤,極地和熱帶地區(qū)以及所有海拔。它們是圓形的,但沒有像蚯蚓這樣的部分。它們通常長0.1至2.5毫米,被認(rèn)為占地球上80%的動物。
Dillman及其合作者的研究主要集中在Steinernema carpocapsae,這是一種經(jīng)過充分研究的線蟲,已知可以殺死超過250種害蟲,這些害蟲攻擊桃子,西紅柿,玉米,甘薯,橘子和松樹等植物。S. carpocapsae可以在網(wǎng)上園藝商店購買,并作為有機(jī)園藝解決方案銷售。一個網(wǎng)站售價1000萬美元,售價37.98美元。
S. carpocapsae屬于一組昆蟲寄生線蟲,稱為昆蟲病原線蟲。它們與其他昆蟲寄生蟲不同,因?yàn)樗鼈冊谝粌商靸?nèi)迅速殺死它們的宿主,并與細(xì)菌結(jié)合以促進(jìn)其寄生生活方式。
這些線蟲誕生,停止發(fā)育,只有在感染宿主昆蟲后才重新開發(fā)。關(guān)于寄生的早期階段以及這些寄生蟲如何引發(fā)其生命周期的寄生階段并重新開始發(fā)育知之甚少。迪爾曼和他的合作者的研究有助于解開這個謎團(tuán)。
在PLOS病原體本文概述了新的方法,研究人員開發(fā)時,他們是他們寄生于昆蟲宿主,寄生研究時的共同挑戰(zhàn)之外與線蟲的工作。
研究人員在暴露于實(shí)驗(yàn)室燒瓶中的昆蟲組織后能夠從線蟲中收集有毒蛋白質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)混合物對多種昆蟲具有高毒性,包括成蟲果蠅(Drosophila melanogaster),它們通常用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
此外,他們使用RNA測序技術(shù)比較昆蟲宿主內(nèi)部線蟲和暴露于昆蟲組織的線蟲中基因的表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)譜相似,證明了他們開發(fā)的模型與昆蟲宿主外的線蟲一起使用的有效性。
最后,他們確定了472種可能與寄生有關(guān)的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)將作為未來具有農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。
在農(nóng)業(yè)方面,研究人員希望他們能夠找到可用于控制世界各地害蟲的新型殺蟲化合物。
在人類醫(yī)學(xué)方面,最近已顯示線蟲有助于控制自身免疫疾病,例如乳糜瀉,腸易激綜合征和克羅恩病。Dillman及其合作者的未來研究可能會導(dǎo)致更好的方法,包括線蟲分子來對抗這些疾病。
該研究結(jié)果尤其適用于密切相關(guān)的人類寄生蟲,如蚯蚓(Strongyloides stercoralis),它可以感染全球約1億人。
在PLOS病原體“激活昆蟲病原紙被稱為線蟲感染性幼蟲釋放致命的毒液蛋白質(zhì)。”
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