Нейротрансмиттер, продуцируемый бактериями кишечника, модулирует сенсорное поведение хозяина.
O’Donnell, M.P., Fox, B.W., Chao, P. et al.
Department of Biology, Brandeis University, Waltham, MA, USA
Аннотация
Животные сосуществуют в соразмерных, патогенных или мутуаличтических отношениях со сложными сообществами различных организмов, включая микроорганизмы.
Некоторые бактерии производят биологически активные нейротрансмиттеры, которые предположительно могут модулировать деятельность и поведение нервной системы их хозяев. Однако, механизм этой микробиота-мозг сигнализации и ее физиологическое значение в значительной степени неизвестны. Здесь мы показываем что у Caenorhabditis elegans, нейромодулятор тирамин произведенный бактериями-комменсалами Providencia, которые колонизируют кишечник, обходит необходимость биосинтеза тирамина у хозяина и влияет на сенсорный аппарат хозяина. Бактериально произведенный тирамин вероятно преобразован в октопамин ферментом β-гидроксилазы тирамина хозяина. Октопамин, в свою очередь, нацелен на рецептор октопамина OCTR-1 на ноцицептивных нейронах ASH для модуляции аверсивного обонятельного ответа. Мы идентифицируем гены, необходимые для биосинтеза тираминов у Providencia, и показываем, что эти гены необходимы для модуляции поведения хозяина. Мы также обнаружили, что C. elegans, колонизированный Providencia, предпочитает отбирать эти бактерии при выборе пищи, и что этот выбор обусловлен бактериально произведенным тирамином и октопаминовой сигнализацией хозяина.
Наши результаты показывают, что нейротрансмиттер, производимый бактериями кишечника, имитирует функции молекулы хозяина, чтобы отменить контроль хозяина над сенсорным решением, и тем самым улучшает существование как хозяина, так и микроорганизма.
