Нейротрансмиттер, продуцируемый бактериями кишечника, модулирует сенсорное поведение хозяина.
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
АннотацияЖивотные 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.
