光流过程,导致细菌从共存切换到杀手

科学家们详细的一种生活方式的转换,发生在海洋细菌,从哪里改变共存与藻类宿主互利互动突然杀害他们。结果今天发表在eLife。

这种生活方式开关的细节可以提供新的见解的规定藻华动力学及其对海洋环境中大规模的生物地球化学过程的影响。

单细胞藻类,称为浮游植物,形成海洋花朵负责大约一半的光合作用发生在地球上,并形成海洋食物网的基础。因此,了解控制浮游植物生长和死亡的因素是至关重要的,保持一个健康的海洋生态系统。海洋细菌从Roseobacter组已知配对,共存与浮游植物互利互动。浮游植物为细菌生长提供与有机质Roseobacter有用,如糖和氨基酸,Roseobacter回报提供维生素b和刺激经济增长的因素。

然而,最近的研究表明,Roseobacters进行致病性的生活方式从共存,杀死他们的浮游植物宿主。藻类产生的化合物叫做DMSP并提出扮演一个角色在这个开关。

“我们以前Roseobacter确认SulfitobacterD7 displays公司与phytoplankter交互时一种生活方式的切换Emiliania huxleyi,”诺亚Barak-Gavish第一作者,博士研究生的植物和环境科学,魏茨曼科学研究所的,以色列。“然而,我们的知识因素决定这个开关仍是有限的。”

描述这种生活方式切换,Barak-Gavish和他的同事们进行了转录组实验中,允许他们比较差异表达的基因SulfitobacterD7共存或致病性阶段。

他们的实验表明,设置SulfitobacterD7生长在pathogenicity-inducing介质有更高的表达等代谢产物的转运蛋白氨基酸和碳水化合物比在共存中长大的。这些转运蛋白用来最大化的吸收代谢产物释放死亡Emiliania huxleyi(大肠huxleyi)。此外,在致病SulfitobacterD7,团队观察到鞭毛基因的激活增加负责细菌的运动。这两个因素使SulfitobacterD7利用一个“跑着吃饭”的策略,他们打败了竞争对手发布的材料大肠huxleyi细胞死亡和游走寻找另一个合适的主人。

DMSP的团队证实了角色带来这个杀手的开关行为映射的基因激活SulfitobacterD7回应DMSP水藻和和其他化合物的存在。然而,当只有DMSP在场,生活方式开关没有发生。这意味着,尽管DMSP调节生活方式开关,它也依赖于其他的存在大肠huxleyi -派生的信息物质,生产和使用的化合物生物沟通。DMSP是一个信息物质由许多浮游植物,所以很可能所需的其他信息物质允许细菌识别一个特定的浮游植物主机。在自然环境中,许多不同的微生物物种共同存在,这个细菌特异性将确保只投资于改变基因表达及其代谢当正确的藻类的伴侣。

研究还揭示了苯甲酸藻类的作用SulfitobacterD7和大肠huxleyi交互。即使在高浓度的DMSP,苯甲酸酯功能维持共处的生活方式。苯甲酸是一种有效的生长因子和提供大肠huxleyi来SulfitobacterD7共存。作者提出,只要SulfitobacterD7受益共存通过接收材料的增长,它将保持互惠互动。当苯甲酸酯和其他增长提供底物,细菌经历了生活方式的开关并杀死浮游植物宿主,吞噬任何剩余的有用材料。

的确切机制SulfitobacterD7致病性与大肠huxleyi还有待发现,作者呼吁在这个领域中做进一步的工作。细胞机械2型分泌系统——一个复杂,许多细菌细胞膜中使用移动材料——更为普遍SulfitobacterD7与其他Roseobacters相比,暗示一种致病性的独特方法,需要进一步调查。

“我们的工作提供了一个上下文框架从共存的致病性Roseobacter-phytoplankton交互,”艾瑟夫巴德相熟识的资深作者总结植物和环境科学系的教授,魏茨曼科学研究所的。“这些交互是一个被低估了组件的藻华动力学和在这一领域的进一步研究可能提供见解对命运的影响碳和硫的海洋环境。”

参考:Barak-Gavish N, Dassa B, Kuhlisch C, et al。细菌生活方式开关响应藻代谢物。eLife。2023;12:e84400。doi:10.7554 / eLife.84400

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