科學家發(fā)現(xiàn)了將和平真菌變成肉食性殺手的基因

一種常見的、廣泛分布的真菌，此刻可能隱藏在你的花園土壤中，當它太餓時，它能夠變成一個強大的捕食者。

科學家們已經(jīng)知道Arthrobotrys oligospora 寡孢子蟲至少從 1980 年代開始，但他們?nèi)栽谂宄@種原本平靜的真菌是如何變成蠕蟲最糟糕的噩夢的。

現(xiàn)在，由臺北中央研究院的分子生物學家Hung-Che Lin領(lǐng)導的來自臺灣和美國的研究小組已經(jīng)解開了這種真菌用來誘捕和食用獵物的一些策略。

通常寡孢子蟲在已經(jīng)死亡的有機物上生存。但是，當?shù)?yīng)變得稀缺時，它就會做它必須生存的事情。

這種真菌只是在必要時可以誘捕和殺死獵物的幾種真菌之一。

“根據(jù)真菌種類，形成不同的誘捕裝置，包括粘性網(wǎng)，柱子，旋鈕，非收縮環(huán)和收縮環(huán)，”作者寫.

捕食者模式只有在真菌感應(yīng)到時才會完全激活蛔蟲就在附近。

此前，林書豪所在的團隊確定特定的基因通路這給了寡孢子蟲它“聞到”蠕蟲信息素的能力。這項新研究追蹤了隨后的分子狂熱。

他們發(fā)現(xiàn)，一旦真菌檢測到獵物，DNA復制和核糖體的產(chǎn)生就會增加，在這種情況下，這有點像微生物等同于研究和收集設(shè)備以準備狩獵。

在下一階段，研究人員發(fā)現(xiàn)參與構(gòu)建和操作蠕蟲陷阱的基因活性增加。

“在所有采樣的時間點中，我們在暴露后 10 小時觀察到最大的差異表達（上調(diào)和下調(diào)），這對應(yīng)于真菌和線蟲細胞之間強烈的陷阱形成和粘附的時期，”他們寫道。

他們在陷阱表面發(fā)現(xiàn)了一類新的蛋白質(zhì)，他們稱之為陷阱富集蛋白（TEP），發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)對陷阱對線蟲的粘附至關(guān)重要。

在這種蛋白質(zhì)失活的真菌中，只有10%的線蟲在10分鐘后被捕獲 - 這大大低于實驗期間測量的完整陷阱的100%的命中率。

另一種已知的蛋白質(zhì)參與這個階段的突觸融合蛋白，參與運輸“蠕蟲粘合劑”——一種從陷阱中滲出的天然“膠水”，使其太粘，獵物無法自由擺動.當這種蛋白質(zhì)從真菌中刪除時，70%的線蟲能夠逃脫突變陷阱，而野生型真菌幾乎沒有失誤。

一旦真菌捕獲獵物，它就會穿透蠕蟲的身體并使用稱為菌絲的細絲消化它。這種菌絲網(wǎng)絡(luò)不像我們那樣通過咀嚼和吞咽來進食，而是從內(nèi)部填充蠕蟲，分解并吸收營養(yǎng)物質(zhì)，以便運輸?shù)叫枰鼈兊牡胤健?/span>

在這個階段，研究人員發(fā)現(xiàn)編碼蛋白酶的基因活性激增。蛋白酶對消化至關(guān)重要——在人類中，它們在胃、胰腺和小腸中產(chǎn)生。蛋白酶相關(guān)基因活性的激增寡孢桿菌的成功的陷阱表明真菌正在利用這些酶來幫助消化獵物。

為了了解蛋白酶在消化線蟲中的作用，研究人員給一些真菌服用了一種蛋白酶抑制混合物。線蟲暴露12小時后，很明顯蛋白酶確實發(fā)揮了重要作用，特別是在蠕蟲消化的速度和效率方面，對于那些服用雞尾酒的人來說，這要少得多。

另一項實驗測試了刪除某些蛋白酶基因的影響——突變真菌仍然能夠捕獲和消化獵物，但菌絲在蠕蟲尸體上定植的方式存在一些小缺陷。

“我們?nèi)娴霓D(zhuǎn)錄組學和功能分析強調(diào)了增加的DNA復制、翻譯和分泌在陷阱開發(fā)和療效中的作用，”作者解釋說。

“這些結(jié)果進一步加深了我們對真菌食肉動物所需關(guān)鍵過程的理解。

該研究發(fā)表在PLOS生物學。

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