中科院动物所发现蚜虫共生菌重要机制

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关键词：

来源：

PNAS

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来源地址：

https://doi.org/10.1073/pnas.2415651121.

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2024-12-10

摘要：

2024年12月10日，中国科学院动物研究所孙玉诚研究组在美国科学院院刊PNAS上发表题为“A complete DNA repair system assembled by two endosymbionts restores heat tolerance of insect host”的研究论文，发现蚜虫兼性共生菌Serratia通过与初级共生菌Buchnera形成互补的DNA错配修复系统，降低初级共生菌基因组的突变发生频率，提高热胁迫下小热激蛋白ibpA的转录效率，抑制菌胞细胞骨架actin发生变性聚集，从而增强蚜虫种群的高温耐受力。研究发现，Buchnera编码的小热激蛋白ibpA是维持菌胞热稳定性和蚜虫高温耐受力的关键蛋白。在蚜虫经历热胁迫后，ibpA与菌胞的细胞骨架actin发生互作，避免actin变性聚集，从而提高菌胞热稳定性。然而，ibpA启动子区连续11个腺苷酸极易发生单核苷酸缺失突变，不利于ibpA的热诱导表达。兼性共生菌Serratia的侵染可以显著降低Buchnera基因组中的突变频率，抑制ibpA启动子区单核苷酸缺失的产生，从而维持ibpA热诱导效率，提高蚜虫的高温适应性。进一步研究表明Serratia编码的DNA错配修复核心蛋白mutH，能够弥补该基因在Bucherna基因组中的缺失，进入菌胞与Buchnera编码的错配修复关键蛋白mutL和mutS组建完整的、有活性的DNA修复系统。借助这种异源组建的错配修复系统，识别和矫正Buchnera DNA复制过程中的错配，有效降低SNP和Indel出现的频率，帮助ibpA修复启动子区域连续11个腺苷酸产生的点突变，提升高温下分子伴侣的转录效率。该研究明确了蚜虫两种共生菌在DNA错配修复系统上的功能互补，降低共生菌热激蛋白的突变频率，进而促进蚜虫种群的高温适应性。