黄素使社会变形虫保持在一起

正如莱布尼茨天然产物研究和感染生物学研究所—汉斯·诺尔研究所(Leibniz-HKI)的研究人员所发现的那样，盘状阿米巴变形虫的多细胞阶段部分受到一种强烈黄色的天然物质的调节。新发现的聚酮化合物家族的天然物质可防止变形虫孢子过早孵化。该研究发表在PNAS上。

社会变形虫是单细胞生物，当食物稀缺时，它们可以结合在一起形成肉眼可见的多细胞生物。在一个复杂的过程中，它们形成一个充满孢子的子实体，这些孢子由风或动物携带。

“你可以把这个子实体想象成一个水气球，”该研究的共同第一作者、莱布尼茨-香港工业大学古生物技术系的罗莎赫布斯特解释说。“它很容易爆裂，释放出孢子。”

在目前的研究中，研究人员能够识别出一种天然物质——聚酮化合物——它可以防止变形虫从子实体的孢子中过早孵化，从而显着维持多细胞发育周期。该分子呈深黄色，主要存在于子实体的孢子周围。

“变形虫产生了多种可能很有趣的天然物质，例如，用于开发新药，”耶拿弗里德里希席勒大学古生物技术系主任兼教授PierreStallforth解释说。

他与Leibniz-HKI微生物相互作用进化研究小组负责人、现任维斯马应用科学大学教授FalkHillmann共同领导了这项研究。然而，在大多数情况下，尚不清楚这些物质的实际生物学功能是什么。阿米巴D.discoideum具有40个聚酮化合物生物合成基因，这些基因编码产生聚酮化合物的酶。

“我们研究的聚酮化合物合酶5只是我们对相应聚酮化合物的功能和结构有所了解的第三个，”共同第一作者ChristinReimer指出。尽管D.discoideum是一种广泛分布在土壤中的经过深入研究的模式生物，但这一事实仍然存在。

该团队涉及Leibniz-HKI的几个研究小组，结合了转录组和代谢组分析的数据进行研究。首先，研究人员调查了子实体形成过程中产生了哪些酶，并选择了最有希望的酶进行进一步研究。他们在CRISPR-Cas9基因剪刀的帮助下关闭了相应的基因。通过将其与未经修饰的变形虫的代谢物进行比较，他们能够识别出黄素polyketidedictyoden。

“起初，我们不知道这种聚酮化合物的作用，”第三作者MarkusGünther说。然而，研究小组发现，在没有聚酮合酶5的变形虫中，子实体往往含有孵化过早的变形虫。

在进一步的实验中，他们重新引入了dictyodes，他们能够将这种早期孵化逆转50%。“所以很明显，其他物质也起作用，但我们认为dictyoden在抑制早期孵化方面特别重要。”

“通过这项研究，我们开发了一种可靠的方法来研究聚酮化合物的生理和生态环境，”PierreStallforth说。在进一步的步骤中，该团队还希望探索变形虫的其他聚酮化合物合酶，从而更多地了解从单细胞到多细胞的复杂转变。