德国马克斯·普朗克海洋微生物学研究所(Max Planck Institute for Marine Microbiology)首次深入分析动物细胞核寄生菌,论文刊登于《自然微生物学》(Nature Microbiology)期刊。

这种寄生细胞核的细菌名为Candidatus Endonucleobacter,能感染深海地热喷泉和冷泉口的贻贝类,并寄生于细胞核。单一细菌侵入至贻贝细胞核,竟可繁殖至超过8万个细菌实例,导致细胞核膨胀至50倍大。第一作者尼科·莱施(Niko Leisch)博士表示:“我们想了解细菌如何侵入细胞核和繁殖,以及如何取得大量养分又能避免宿主死亡。”

团队揭示,核内细菌以宿主细胞糖类、脂质和其他细胞成分为生。但与许多核内细菌不同,并不会消化宿主细胞核核酸。这策略能确保宿主功能持续运行,以提供细菌繁殖所需的大量养分。

揭示罕见基因交换机制

动物细胞遭细菌感染时,通常会启动自杀程序(细胞凋亡)为防御机制。主要作者米格尔·安赫尔·冈萨雷斯·波拉斯(Miguel Ángel González Porras)解释:“与众不同的是,这些细菌会分泌能抑制细胞凋亡的蛋白质,细菌产生越多抑制蛋白,宿主细胞越会增加诱发细胞凋亡的蛋白质含量。”最后寄生菌增殖至相当程度,宿主细胞终于破裂,释放出细菌又会“寻找”机会,感染新宿主。

团队对能在寄生细菌鉴定到细胞凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis proteins,IAPs)感到意外。这类蛋白质通常只存在动物细胞和少数病毒中,之前从未在细菌中发现过。他们针对新发现的抑制蛋白进行演化分析,结果表明细菌很可能是从宿主获得了这些基因。如果这项推论属实,将是自然界中极少数的例子。因为大部分的情形,是宿主由细菌获得新的基因。

共同领导本次研究的妮可·杜贝利耶(Nicole Dubilier)博士解释:“我们的研究揭示了一种罕见的基因交换机制──从真核生物到细菌的横向基因转移──这项新发现将可能改变微生物学家对于微生物进化和致病机制的理解。”

(首图来源:Flickr/NOAA Ocean ExplorationCC BY 2.0)