腸内細菌によって生成される神経伝達物質は,宿主の感覚的行動を調節する
Michael P O'Donnell1, Bennett W Fox2, Pin-Hao Chao3
1Department of Biology, Brandeis University, Waltham, MA, USA. mikeod@brandeis.edu.
Nature
|June 20, 2020
まとめ
腸内細菌は 宿主の行動に影響を与える 神経調節剤である ティラミンを産生します このバクテリア分子は 宿主の感覚決定を 乗っ取り 虫と微生物の両方の 適性を促進します
科学分野:
- 微生物学
- 神経科学
- 動物 の 行動
背景:
- 微生物は宿主と共に 複雑なコミュニティを形成し 生理学に影響を与えます
- ある細菌は 宿主の神経系の活動と行動を 調節する神経伝達物質を産生する.
- 微生物群と脳のシグナル伝達のメカニズムと関連性はほとんど不明である.
研究 の 目的:
- 微生物群と脳との信号伝達のメカニズムを調査する.
- バクテリアの神経伝達物質が 宿主の感覚的決定と行動に どのように影響するのかを決定する.
- 宿主と微生物の相互作用における細菌神経調節体の生理学的関連性を理解する.
主な方法:
- プロヴィデンシアでチラミンの生合成を担当する細菌の遺伝子を特定した.
- バクテリアのティラミンからオクトパミンへの変換をC. elegansで調査した.
- 宿主オクトパミンのシグナル伝達とOCTR-1受容体の嗅覚応答の調節における役割を分析した.
- ティラミンを産生する細菌に対する宿主嗜好を評価するための食品選択試験を実施した.
主要な成果:
- 細菌のチラミンは 宿主のチラミンの生合成をバイパスして 宿主の感覚決定を操作します
- バクテリアのチラミンはオクトパミンに変換され, nociceptiveニューロンの宿主OCTR-1受容体を標的とする.
- 細菌のチラミンの生成は,C. elegansの嫌悪性嗅覚応答を調節するために不可欠です.
- C. elegansは,細菌のチラミンと宿主オクトパミンのシグナル伝達に依存するProvidenciaバクテリアを好む.
結論:
- 細菌の神経伝達物質は 宿主分子を模倣して 宿主による感覚決定の制御を 覆すことができます
- 宿主と植民地の微生物の両方の 適性を高めます
- この研究は,宿主と微生物の相互作用に意味を持つ,微生物群と脳のシグナル伝達の新しいメカニズムを明らかにしています.
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