客观日本

产综研:仅仅一个基因决定的共生演化进程,支持蝽象生存的共生大肠杆菌代谢基础

2026年05月28日 生物医药

在生态系统中,各类生物不是单独生存,而是通过构建共生关系来适应栖息环境的。例如,许多蝽象在消化道中拥有共生器官,其中存在对其生存和成长起着重要作用的共生细菌。

日本国立研究开发法人产业技术综合研究所(简称,产综研,AIST)分子生物系统研究部门的深津武马首席研究员等人组成的研究团队,使用斯氏珀蝽和大肠杆菌发现,只需令单个酶基因丧失功能,大肠杆菌就能转变为可在椿象肠道内共生、维系宿主生长与存活的共生细菌。

研究团队此次发现,在感染了为共生而自主进化的大肠杆菌的蝽象体内,作为必需氨基酸之一的色氨酸(Trp)浓度显著上升,同时大肠杆菌中色氨酸分解酶基因的表达量则显著降低。研究还发现,由色氨酸分解产生的有毒有机化合物——吲哚的体内浓度也显著下降。此外,研究团队还调查了自然界中支持蝽象类生存的多种肠道共生细菌的基因组序列,发现它们无一例外地都丧失了色氨酸分解酶基因。

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丧失或抑制了色氨酸分解酶基因的大肠杆菌,通过抑制有毒的吲哚产生,并蓄积必需氨基酸色氨酸,进而成为支持椿象存活的共生细菌。

本次研究通过实验证实,以往被认为不太可能发生的共生细菌进化,仅通过色氨酸分解酶单个基因功能丧失即可发生,同时明确了其代谢基础。该成果未来有望应用于共生关系的构建与优化技术的研发。(TEXT:中条将典)

原文:JSTnews 2026年5月号
翻译:JST客观日本编辑部

【论文信息】
期刊:Nature Microbiology
论文:Single mutation makes Escherichia coli an insect mutualist
DOI:10.1038/s41564-022-01179-9

日语原文