単一細胞解像度における日和見病原体の生活様式の切り替えと病原性の不均一性を宿主が操作する

Core Concepts

宿主は日和見病原体のSerratia marcescensの生活様式の切り替えと病原性の不均一性を調整する重要な調節因子である。

Abstract

本研究では、ショウジョウバエとバクテリアのモデルシステムを利用して、宿主がどのように日和見病原体のSerratia marcescensの生活様式の切り替えと病原性の不均一性を調整するかを明らかにしている。
まず、ショウジョウバエ幼虫は効果的にS. marcescensを排除し、通常は病原性から共生状態へと切り替えさせる。さらに、ショウジョウバエ幼虫は、S. marcescensの転写プロファイルとメタボロームプロファイルを再編成し、生活様式の切り替えを引き起こす。
さらに重要なことに、宿主はS. marcescensの病原性と不均一性を単一細胞レベルで変化させる。最後に、ショウジョウバエ幼虫由来のAMPがS. marcescensの応答を再現することを明らかにした。
以上の結果から、宿主は共生細菌の生活史と不均一性を操作する重要な役割を果たすことが示された。これにより、宿主と微生物叢の相互関係に関する知見が深まった。

Stats

ショウジョウバエ幼虫の存在下では、S. marcescensの病原性関連遺伝子の発現が抑制された。
ショウジョウバエ幼虫の存在下では、S. marcescensの増殖関連遺伝子の発現が上昇した。
ショウジョウバエ幼虫由来のAMPの添加により、S. marcescensの色素産生とコロニー形成が抑制された。

Quotes

「宿主は日和見病原体のSerratia marcescensの生活様式の切り替えと病原性の不均一性を調整する重要な調節因子である。」
「ショウジョウバエ幼虫は効果的にS. marcescensを排除し、通常は病原性から共生状態へと切り替えさせる。」
「ショウジョウバエ幼虫由来のAMPがS. marcescensの応答を再現することを明らかにした。」

Key Insights Distilled From

Hosts Manipulate Lifestyle Switch and Pathogenicity Heterogeneity of Opportunistic Pathogens in the Single-cell Resolution

by Wang,Z., Li,... at www.biorxiv.org 02-14-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.14.580325v1

Deeper Inquiries

宿主が微生物叢の組成と機能を調整する他の機構はあるだろうか。

宿主が微生物叢の組成と機能を調整する他の機構として、宿主の免疫応答が重要な役割を果たしています。免疫応答は、宿主が病原体や異物に対抗するための生体防御メカニズムであり、微生物叢の制御にも影響を与えます。例えば、宿主の免疫応答が微生物叢のバランスを維持し、有害な微生物の増殖を抑制することが知られています。さらに、宿主の栄養状態やストレスレベルなども微生物叢に影響を与える要因として考えられています。これらの要因が微生物叢の組成や機能にどのように影響を与えるか、さらなる研究が必要です。

宿主と病原体の相互作用において、病原体側の適応戦略にはどのようなものがあるだろうか。

宿主と病原体の相互作用において、病原体側の適応戦略にはいくつかの要素が考えられます。例えば、病原体は宿主の免疫応答に対抗するために進化し、免疫回避戦略を発展させることがあります。これには、病原体が宿主の免疫システムを回避するための機構や、宿主細胞内での生存戦略などが含まれます。また、病原体は宿主の生理学的プロセスを利用して増殖や感染を促進することがあります。さらに、病原体は環境変化に適応するための遺伝子発現の変化や進化を通じて、宿主との相互作用に適応していくことも重要です。

宿主と微生物叢の相互作用が、宿主の生理学的プロセスにどのような影響を及ぼすかについて、さらに探究する必要があるだろうか。

宿主と微生物叢の相互作用が、宿主の生理学的プロセスに与える影響は非常に重要です。これらの相互作用は、宿主の健康や疾患リスクに影響を与える可能性があります。例えば、微生物叢が宿主の栄養吸収や代謝に影響を与えることが知られており、肥満や糖尿病などの代謝性疾患との関連が指摘されています。さらに、微生物叢は宿主の免疫応答や神経伝達にも影響を与える可能性があり、自己免疫疾患や神経疾患との関連も研究されています。したがって、宿主と微生物叢の相互作用が宿主の生理学的プロセスに及ぼす影響をさらに探究し、そのメカニズムを理解することが重要です。