公司动态
公司动态
在许多无脊椎动物中，细胞内微生物广泛存在并容纳于称为细菌细胞的特化宿主细胞内。尽管越来越多的注意力致力于理解细菌细胞的发育、分化和增殖，但维持这些细胞的分子机制仍知之甚少。
2026年9月24日，沈阳农业大学栾军波独立通讯在PNAS 在线发表题为A transcription factor regulates development of a bacteria-housing eukaryotic cell through DNA damage mitigation的研究论文。
该研究鉴定了参与多种细胞过程的Adf-1靶基因，并揭示DNA损伤应答激酶共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关（ATR）是一个直接的转录靶标。双荧光素酶报告基因检测和RNA干扰证实，Adf-1结合ATR启动子并正向调控其在细菌细胞中的表达，其中ATR高表达。
与这种调控关系一致，沉默Adf-1或ATR均增加了细菌细胞中的DNA损伤。ATR敲低进一步促进了凋亡和自噬，减少了分裂细菌细胞的比例，降低了细菌细胞丰度，并降低了烟粉虱中的共生体滴度。
此外，酵母双杂交检测鉴定了Adf-1与ATP依赖性DNA解旋酶RecQ1之间的相互作用，尽管RecQ1沉默对细菌细胞丰度没有可检测的影响。
总之，作者的发现表明Adf-1通过转录激活ATR促进DNA损伤修复来维持细菌细胞稳态。鉴于细菌细胞暴露于与多倍体和高代谢活性相关的持续性基因毒性应激，这项工作将DNA损伤控制鉴定为细菌细胞维持和共生稳定性的关键机制，并提示该通路可能代表细菌细胞生物学的一个保守特征。
微生物共生体通过与宿主形成密切关联，影响宿主的生理、发育和生态成功，从而在动物进化中发挥关键作用。在内共生伙伴关系中，许多无脊椎动物已进化出称为共生器官的特化结构，其适应于保存和控制微生物共生体。
共生器官在形状、在无脊椎动物体内的位置和结构上表现出巨大的多样性。它们包括鱿鱼的发光器官、异翅目昆虫的中肠盲囊，以及许多无脊椎动物（包括昆虫、双壳类、海蛞蝓、海绵、水蛭、船蛆、僵尸蠕虫、管虫、扁虫、蜗牛和丝虫线虫）中的营养体和细菌体。营养体和细菌体由宿主细胞即细菌细胞组成。
先前研究已证明，含同源盒的转录因子，包括Ultrabithorax（Ubx）、Abdominal-A（abd-A）、Antennapedia（Antp）、Distal-less（Dll）和Engrailed（En），与蚜虫、种子蝽和蚂蚁中细菌细胞的形成和发育相关。也已证明转录因子Adf-1影响烟粉虱细菌细胞发育中的性别分化。
转录因子主要定位于细胞核，通过识别和结合靶基因的特定启动子序列来调控基因表达。此外，多种其他蛋白（其他转录因子或辅因子）可通过翻译后修饰促进或降低转录因子的DNA结合亲和力，或影响转录因子的翻译、降解和亚细胞定位。
对植物系统的研究也表明，转录因子在协调植物-微生物共生中发挥重要作用。例如，水稻磷饥饿应答转录因子OsPHR2对菌根共生至关重要，因为它在低磷条件下上调菌根相关基因的表达，而SPX蛋白（以酿酒酵母SYG1和Pho81蛋白及哺乳动物Xpr1命名）在高磷条件下与OsPHR2相互作用以抑制共生相关基因表达并抑制菌根定植，从而响应磷可用性动态精细调节水稻-丛枝菌根真菌互利共生。
类似地，豆科植物转录因子Nodule Inception通过调控靶向基因表达以及与NLP1蛋白的相互作用来控制根瘤菌感染和根瘤发育。尽管在植物-微生物共生方面取得了这些进展，但转录因子编排动物中细菌细胞发育和分化的机制仍未被充分描绘。
图1.转录因子Adf-1介导烟粉虱细菌细胞发育调控的示意图模型（摘自PNAS ）
烟粉虱Bemisia tabaci是一个由40多个隐存种组成的复合体，其中B. tabaci MEAM1是全球重要的农业害虫。B. tabaci MEAM1携带共生体“Candidatus Portiera aleyrodidarum”（以下简称Portiera）和“Candidatus Hamiltonella defensa”（以下简称Hamiltonella），它们具有定位于同一细菌细胞内的特异性。细菌细胞在B. tabaci中为母系遗传。
作者先前的工作揭示，烟粉虱细菌细胞在成年雌性中增殖但在成年雄性中退化，并表明转录因子Adf-1通过负调控凋亡和自噬参与细菌细胞发育。然而，Adf-1调控烟粉虱细菌细胞发育的分子和细胞机制尚不清楚。
在本研究中，作者分别采用酵母双杂交（Y2H）文库筛选和DNA亲和纯化测序（DAP-seq）来鉴定Adf-1的相互作用蛋白和靶基因。作者发现，尽管一个Adf-1相互作用蛋白不影响细菌细胞发育，但Adf-1直接靶向ATR基因以维持基因组完整性并支持细菌细胞发育。