據說這種共生細菌“沃爾巴克氏體”感染了大約一半的昆蟲。通過進入受感染宿主的雌性卵子,傳播給下一代,而不是從雄性宿主傳播。據說沃爾巴克氏體通過各種策略操縱宿主,例如雌性的孤雌生殖和通過與未感染的雌性交配來防止受精,以便在受感染的雌性繁殖中獲得優勢。..然而,尚不清楚為什麼沃爾巴克氏體能做到這一點。
東北大學的 Daisuke Yamamoto 教授和主要學術研究人員通過在不育的果蠅中工作 Wolbachia 的 DNA 片段以產生與感染相同的效果,闡明了宿主操縱的機制。研究成果發表在美國科學期刊《當代生物學》網絡版上。
果蠅的突變體之一是性致死(Sxl)突變體。這是因為產卵的細胞從卵巢中丟失,不能產卵,但眾所周知,當它們感染了沃爾巴克氏體時,會再次產卵。
該研究小組研究了 Wolbachia 中大約 1200 個基因中的哪一個導致了這種效應。首先,當 Wolbachia 的 DNA 被片段化並應用於果蠅正常雌性卵巢的生殖幹細胞時,發現一個物種失去了其功能。將 DNA 片段應用於雌性不育 Sxl 突變體,從而恢復丟失的生殖系幹細胞。換句話說,僅此 DNA 片段就能夠複製對 Wolbachia 的宿主操作。
該DNA片段中包含的基因被研究小組命名為“TomO”。隨著研究的深入,很明顯,由 TomO 產生的“TomO 蛋白”是由 Wolbachia 分泌的,並作用於宿主體內一種名為 nanos 的基因,以增加 Nanos 蛋白並恢復生殖幹細胞。
Nanos 蛋白而不是 TomO 的過度表達也被證明可以將生殖幹細胞恢復為 Sxl 突變體。 由於Nanos具有維持哺乳動物生殖幹細胞的功能,這項研究的結果不僅闡明了細菌操縱宿主的機制,而且提供了一種利用TomO改善哺乳動物生殖功能的新方法。