人不是攜帶微生物群的唯一生物，即生活在體內(nèi)和體內(nèi)的有益細(xì)菌。社會(huì)變形蟲(chóng)是一種土壤棲息有機(jī)體，也帶有自己的微生物組，貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，稱(chēng)為凝集素的糖結(jié)合蛋白對(duì)于變形蟲(chóng)和細(xì)菌共同生長(zhǎng)至關(guān)重要。該研究發(fā)表在“科學(xué)”雜志上。

“單細(xì)胞變形蟲(chóng)生活在土壤中，貪婪地食用細(xì)菌。隨著這種食物來(lái)源減少，變形蟲(chóng)變得緊張并通過(guò)聚在一起做出反應(yīng)，先形成一個(gè)slu a，然后形成一個(gè)由一個(gè)孢子球組成的子實(shí)體，平衡在死莖上， “貝勒的生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授Adam Kuspa博士說(shuō)。

多年來(lái)人們都知道，一些(但不是全部)社會(huì)變形蟲(chóng)的多細(xì)胞slu and和子實(shí)體階段攜帶細(xì)菌。廣泛的研究還表明，變形蟲(chóng)可以將這些細(xì)菌用作食物來(lái)源并防御其他生物。一些細(xì)菌產(chǎn)生抗菌分子，社會(huì)變形蟲(chóng)可以用作對(duì)抗其他生物的化學(xué)武器。

2016年，Kuspa和他的同事們發(fā)現(xiàn)了阿米巴蟲(chóng)的段塞階段的另一個(gè)有趣的特征。

“尋求攻擊社會(huì)變形蟲(chóng)多細(xì)胞段的細(xì)菌面臨著一種有效的防御機(jī)制。由DNA網(wǎng)組成的變形蟲(chóng)鑄造的陷阱上堆滿(mǎn)了抗菌顆粒。細(xì)菌粘在網(wǎng)上并死在網(wǎng)上。這種防御策略類(lèi)似于看到的哺乳動(dòng)物免疫細(xì)胞稱(chēng)為中性粒細(xì)胞，也可以捕獲和摧毀細(xì)菌，“Kuspa說(shuō)道，他還擁有Salih J. Wakil，Ph.D。在Verna和Marrs McLean生物化學(xué)和分子生物學(xué)系擔(dān)任主席。

這一發(fā)現(xiàn)引起了貝勒研究人員的興趣。一些變形蟲(chóng)如何設(shè)法維持自己的微生物組，同時(shí)保持一種應(yīng)該殺死細(xì)菌的先天防御機(jī)制?是什么阻止變形蟲(chóng)殺死所有細(xì)菌?

凝集素是關(guān)鍵

研究人員知道變形蟲(chóng)分泌的分子可以殺死細(xì)胞外的細(xì)菌。為了研究蛋白質(zhì)變形蟲(chóng)的釋放，Kuspa和他的同事們從他們的實(shí)驗(yàn)室菌株阿米巴中取出了沒(méi)有微生物組 - “非載體”菌株 - 攜帶微生物組的野生菌株 - “載體”菌株 - 并分別用細(xì)菌培養(yǎng)它們。然后，他們收集培養(yǎng)基，細(xì)胞生長(zhǎng)的液體，并分析細(xì)胞留下的蛋白質(zhì)。

當(dāng)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室主任克里斯托弗·丁(Christopher Dinh)做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)載體和非載體菌株釋放的蛋白質(zhì)模式之間存在重大差異。最顯著的差異在于兩種蛋白質(zhì)，特別是稱(chēng)為盤(pán)狀蛋白，其由載體菌株產(chǎn)生約100倍。

“Discoidins是一種凝集素，它是一種非常著名的蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)，如細(xì)菌表面的糖類(lèi)，”Kuspa說(shuō)。

產(chǎn)生盤(pán)狀蛋白的變形蟲(chóng)具有微生物組，而不產(chǎn)生盤(pán)狀蛋白的變形蟲(chóng)沒(méi)有微生物組。在實(shí)驗(yàn)室中涂抹具有盤(pán)狀蛋白的細(xì)菌也可以防止細(xì)菌被變形蟲(chóng)殺死。

“我們還發(fā)現(xiàn)，像大豆這樣的植物中的其他凝集素可以保護(hù)細(xì)菌不被變形蟲(chóng)殺死并調(diào)節(jié)微生物組的建立，”庫(kù)斯帕說(shuō)。“此外，凝集素似乎不僅作為細(xì)菌的'Kevlar背心'，而且作為一種類(lèi)似于共生的現(xiàn)象的介質(zhì) - 兩種或多種生物緊密結(jié)合在一起的關(guān)系;變形蟲(chóng)內(nèi)的凝集素包被的細(xì)菌仍然存在比沒(méi)有涂層的細(xì)菌活得更久，并且可以將遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到變形蟲(chóng)中。“

將所有結(jié)果匯集在一起??，研究人員提出，他們的研究結(jié)果指出了一種新的，獨(dú)立的方式，即變形蟲(chóng)處理細(xì)菌，這種細(xì)菌與眾所周知的攝取細(xì)菌的途徑根本不同，然后在吞噬溶酶體中消化它們。

“我們表明，盤(pán)旋蛋白改變變形蟲(chóng)對(duì)細(xì)菌的處理，使活細(xì)菌在變形蟲(chóng)內(nèi)持續(xù)存在，這種現(xiàn)象我們稱(chēng)為凝集素誘導(dǎo)的改良細(xì)菌內(nèi)化，或LIMBI，”Kuspa說(shuō)。“通過(guò)LIMBI，細(xì)菌有機(jī)會(huì)將遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞培養(yǎng)物中的變形蟲(chóng)中。”

此外，凝集素還可以保護(hù)細(xì)菌免受實(shí)驗(yàn)室組織培養(yǎng)中的哺乳動(dòng)物細(xì)胞的殺傷。

“我們的計(jì)劃是繼續(xù)在老鼠身上進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，看看凝集素是否也可以改變活體動(dòng)物的微生物組，”Kuspa說(shuō)。“研究表明，凝集素可以將細(xì)菌標(biāo)記為破壞細(xì)菌，但這是第一篇顯示相反情況的論文。”