發(fā)現(xiàn)光翻轉(zhuǎn)了透明蠕蟲體內(nèi)細(xì)菌的基因開關(guān)

休斯頓-(2020年12月22日)-貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員王猛已經(jīng)證明，產(chǎn)生被稱為可樂酸(CA)的代謝物的細(xì)菌可以延長蠕蟲的壽命高達(dá)50%，但與萊斯大學(xué)合成生物學(xué)家杰弗里塔博爾(Jeffrey Tabor)在她的實(shí)驗(yàn)室中的合作，為解決代謝物如何延長壽命這一更大的問題提供了工具。

在eLife發(fā)表的一項(xiàng)研究中，王、Tabor和同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌在蠕蟲的腸道中時(shí)，它們可以利用不同顏色的光來打開和關(guān)閉腸道細(xì)菌基因。Tabor開發(fā)光遺傳學(xué)控制系統(tǒng)已經(jīng)超過十年，這使得這項(xiàng)工作成為可能。

Tabor說：“孟的研究小組發(fā)現(xiàn)，這種CA化合物可以延長壽命，但他們不確定它是胃中消化的飲食成分，還是腸道細(xì)菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物?！比R斯，生物工程與生物科學(xué)副教授?！拔覀兛梢韵拗艭A在腸道中的產(chǎn)生，并表明它對腸道細(xì)胞有有益的影響。”

對于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，塔博爾的實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目修改了大腸桿菌菌株，使其在暴露于綠光而不是紅光時(shí)產(chǎn)生CA。為了保證細(xì)菌的正常運(yùn)行，研究團(tuán)隊(duì)添加了基因來制造不同顏色的熒光蛋白，這些熒光蛋白將在顯微鏡下明亮地顯示出來?？傆幸环N顏色是為了看細(xì)菌在蠕蟲體內(nèi)的位置，第二種顏色是細(xì)菌產(chǎn)生CA時(shí)才形成的。

與王的實(shí)驗(yàn)室合作，Tabor的實(shí)驗(yàn)室將細(xì)菌置于紅光下，然后將它們喂給蠕蟲，這是生命科學(xué)中經(jīng)常使用的一種秀麗隱桿線蟲。研究人員跟蹤了消化道細(xì)菌的進(jìn)展，當(dāng)它們進(jìn)入腸道時(shí)，就打開了綠燈。

“當(dāng)暴露在綠光下時(shí)，攜帶這種大腸桿菌菌株的蠕蟲也會(huì)活得更長。光線越強(qiáng)，壽命越長?！崩蘸辗翌D老齡化中心和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究人員。

在秀麗隱桿線蟲和其他高等生命細(xì)胞中，從人類到酵母，被稱為線粒體的特殊細(xì)胞器提供了大部分能量。每個(gè)單位中數(shù)以千計(jì)的線粒體晝夜不停地工作，并在裂變和融合之間保持動(dòng)態(tài)平衡，但它們的效率隨著時(shí)間的推移而降低。隨著人類和其他生物的衰老，線粒體功能障礙導(dǎo)致細(xì)胞功能下降。

在之前的秀麗隱桿線蟲實(shí)驗(yàn)中，王和他的同事證明了Ca可以調(diào)節(jié)腸道和肌肉細(xì)胞中線粒體分裂和融合之間的平衡，從而延長壽命。這些蠕蟲通常能存活三周左右，但王的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證明，CA可以將它們的壽命延長到4.5周——比平時(shí)長50%。

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