合成生物催化剂,摘译自:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2395-5

动物可以与不同生物群落共存,包括微生物,它们的关系包括共生、致病已有研究表明,细菌产生神经递质可以调节宿主的神经系统活动和行为然而,微生物影响宿主大脑的生理机制仍然未知。最近线虫已经成为研究宿主-微生物化学交流的一个常用系统不同种群的致病细菌和非致病细菌可以在线虫肠道中定殖,并成为线虫的主要食物来源。秀丽隐杆线虫摄食时会避开正辛醇的味道,这是因为线虫ASH神经元介导伤害性和厌恶性刺激,后者的研究集中在辛醇刺激诱导的厌恶性反应,2004年发表在PNAS上的Feeding status and serotonin rapidly and reversibly modulate a Caenorhabditis elegans chemosensory circuit首次提出评价线虫对刺激性气体(辛醇)反应的标准。ASH神经元表达多个酪胺及章胺受体,2012年发表在EMBO Journal文章Monoamines and neuropeptides interact to inhibitaversive behaviour in Caenorhabditis elegans表明,章胺通过三个受体介导线虫对1-辛醇的厌恶反应。已有研究表明,病原菌可以改变秀丽隐杆线虫的嗅觉行为,但肠道细菌是否也调节宿主行为尚不清楚。

近期,美国布兰迪斯大学的Piali Sengupta等人在Nature发表论文:A neurotransmitter produced by gut bacteria modulates host sensory behaviour表明寄生在秀丽隐杆线虫中肠道的共生菌Providencia产生的神经调节剂酪胺可以调控宿主的嗅觉和行为首先,研究者用非致病菌和线虫共培养,发现Providencia JUb39菌株能降低线虫对厌恶性物质辛醇的回避行为,并结合已有研究猜测是酪胺/章胺导致的。通过确定Providencia酪胺途径基因并对其突变证明了上述猜想,并且证明酪胺可被宿主酪胺β羟化酶转化为章胺,从而控制菌株对辛醇的回避行为。章ASH伤害性神经元上的OCTR-1章胺受体为靶标,削弱了宿主的嗅觉反应。进一步发现,Providencia定殖的线虫在食物选择实验中优先选择Providencia,这种选择偏向需要细菌产生的酪胺和宿主章胺信号。结果表明,肠道细菌产生的神经递质可以改变宿主对嗅觉的控制和对食物的选择,从而促进宿主和微生物共生

杨思琪 摘译)

 


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