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本文中,作者首先對粉蚧中的PG合成通路進(jìn)行了基因組注釋,證明如果粉蚧能產(chǎn)生PG層,則該P(yáng)G層應(yīng)由典型的交聯(lián)β-1,4-鏈GlcNAc-MurNAc的二糖與L-Ala-D-Glu-mDap-D-Ala四肽組成。此外,由于Tremblaya基因組中沒有PG合成相關(guān)基因,作者預(yù)測Tremblaya細(xì)胞應(yīng)該沒有PG層。隨后作者利用LC-MS/MS檢測了粉蚧中是否存在PG,發(fā)現(xiàn)粉蚧-Tremblaya-Moranella共生系統(tǒng)中存在PG,而該P(yáng)G的定位是未知的。為確定PG的空間定位,作者開發(fā)了一種基于納米尺度分辨率的二次離子質(zhì)譜分析方法(nanoSIMS)并結(jié)合熒光原位雜交來檢測PG特異性組分D-Ala的定位情況,發(fā)現(xiàn)D-Ala專一性富集于Moranella細(xì)胞周圍。Moranella基因組中編碼的青霉素結(jié)合蛋白Pbp1B能參與PG生物合成,而抗生素頭孢磺洛丁能特異性靶向該蛋白抑制PG合成。為進(jìn)一步證明PG層在該共生系統(tǒng)中的定位,作者對粉蚧進(jìn)行了頭孢磺洛丁飼喂實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)與對照組相比,頭孢磺洛丁處理使Moranella的胞漿周空間明顯增大,而Tremblaya無顯著變化。該實(shí)驗(yàn)證明膜間隔增大表型是Moranella特有的,而不僅僅是由于抗生素處理對粉蚧健康損害導(dǎo)致的。
PG合成基因通常是通過HGT轉(zhuǎn)移到昆蟲基因組中的,Moranella中的PG可能通過兩種方式產(chǎn)生:第一種可能方式是HGT參與合成的PG前體被轉(zhuǎn)運(yùn)到Moranella細(xì)胞質(zhì)中,第二種可能的方式是HGT首先在昆蟲體內(nèi)被翻譯,然后作為蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)組oranella細(xì)胞質(zhì)中,產(chǎn)生PG前體分子。作者基于之前豌豆蚜中的相關(guān)研究,推測很可能是第二種方式。如果該推測成立,則意味著這些蛋白需要跨越5層脂質(zhì)雙分子層到達(dá)Moranella細(xì)胞質(zhì)。為驗(yàn)證該假說,作者合成了一種HGT獲得的與PG產(chǎn)生有關(guān)的MurF蛋白的單克隆抗體,免疫熒光染色證明該蛋白僅定位于昆蟲的部分組織和Moranella細(xì)胞質(zhì)中。這一定位模式表明,由粉蚧核基因組HGT產(chǎn)生的基因可以被宿主翻譯為蛋白質(zhì),并可以穿過Tremblaya的三層脂質(zhì)雙分子層和Moranella的兩層脂質(zhì)雙分子層運(yùn)輸?shù)組oranella細(xì)胞質(zhì)中。該結(jié)果證明,PG是由Moranella產(chǎn)生的,而第一種PG合成假說可能性較小。
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