キャタピラーはウイルスからタンパク質を借りてライダーを殺します

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キャタピラーはウイルスからタンパク質を借りてライダーを殺します
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Anonim
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東部牧草地の蛾(Mythimna separata)の幼虫

生物学者は、毛虫に感染するウイルスが、マイクロガストリン亜科のライバルのハチの幼虫を特別なタンパク質で殺すことを発見しました。さらに、いくつかの毛虫は、水平伝播の結果として、ウイルスからそのようなタンパク質の遺伝子を借りて、捕食寄生者と戦うためにそれらを独自に生産し始めました。研究結果は、サイエンス誌の記事に掲載されています。

毛虫の生活は危険に満ちています。それらは、捕食者だけでなく、さまざまな寄生虫、捕食寄生者、および感染症によっても脅かされています。たとえば、多くのハチのハチの幼虫は毛虫に寄生し、徐々に宿主を生きたまま食べます。さらに、将来の蝶はさまざまなウイルスに苦しんでおり、その中には犠牲者をすぐに殺すものもあれば、徐々に成長するものもあります。ライダーとウイルスは同じ資源を求めて競争するため(毛虫の肉は幼虫を成長させ、ウイルスは新しいコピーを作成する)、彼らは互いに仲良くするか、進化的軍拡競争に参加することを学ぶ必要があります。たとえば、動物学者は、ハチが飼いならされたウイルスを使用して宿主の免疫系を抑制する場合を認識しています。

東京農工大学の中井まどかが率いる専門家チームは、毛虫、ライダー、ウイルスの関係について、これまで知られていなかった側面について説明しました。東部の牧草地の蛾(Mythimna separata)を使った実験で、研究者たちは、コマユバチCotesia kariyaiの幼虫が十分に生存せず、種特異的な昆虫ポックスウイルス(Mythimna separata entomopoxvirus; MySEV)に感染した毛虫で成長することを発見しました。それに比べて、C。kariyaiは問題なくこのウイルスを含んでいません。同時に、別のコマユバチ寄生ハチ種であるMeteorus pulchricornisの幼虫は、MySEVの影響を受けません。

MySEVに感染した毛虫の体からのウイルス粒子から精製された血リンパは、C。kariyaiの幼虫、およびMicrogastrinae亜科の他のいくつかのハチ(Apanteles glomeratus、Microplitis manilae、Cotesia ruficrus、およびアパンテレスadoxophyesi。 M. pulchricornis種は、Euphorinae亜科に属しており、その幼虫については、ウイルスに感染した毛虫の血リンパは無害であることがわかりました。

中井と彼女の共著者は、マイクロガストリンハチの幼虫が、エントモポックスウイルスに感染した毛虫の血リンパで見つかった28キロダルトンの特定のタンパク質によって殺されたことを立証することができました。彼らはそれを捕食寄生者殺害因子(PKF)と呼んだ。その後、感染したM. separataの脂肪体で、著者らは54キロダルトンの重さのタンパク質を同定しました。これは、おそらく血リンパを循環するものの前駆体です。

次のステップで、研究者らは、PKF相同タンパク質が二本鎖DNAウイルスの3つのグループ、Ascoviridae、Baculoviridae、およびEntomopoxvirinaeの特徴であることを発見しました。各タイプのウイルスは、1〜5個の抗寄生虫タンパク質を持つことができます。 PKFホモログをコードする遺伝子の存在は、特定の鱗翅目種の毛虫のゲノムでも明らかになりました。明らかに、彼らはウイルスからの水平伝播のいくつかの独立したケースの過程でこれらの遺伝子を取得しました(PKFの生成に関与する遺伝子の交換もウイルス間で発生しました)。これは、関連するウイルスのPKFには多くの共通点がありますが、さまざまな蝶の種のPKFはさまざまなウイルスのPKFに類似しているという事実によって示されます。たとえば、Helicoverpa属とHeliothis属の蝶の抗寄生虫タンパク質は、バキュロウイルスのタンパク質に似ています。そして、蝶Trichoplusia ni、Mamestra configurata、およびSpodoptera属の3種では、PKFはより多様であり、上記の3つのグループすべてのPKFウイルスに似ています。

他のウイルスのPKFが寄生虫にどれほど有害であるかをテストするために、中井らは東部草原の蛾の幼虫に、幼虫Heliothisvirescensの特徴であるアスコウイルスHvAV-3jを感染させました。遺伝子解析に基づいて、このウイルスは3つの抗寄生虫タンパク質を生成することができます。著者が予想したように、ウイルスはC. kariyaiの幼虫の発育を妨害しましたが、M。pulchricornisに損傷を与えることはありませんでした。 HvAV-3jに感染した毛虫Spodopteralituraの血リンパも、マイクロガストリンハチに対して毒性がありましたが、ユーフォリンやヒメバチ(ヒメバチ科)に対しては毒性がありませんでした。

Mamestra configurataの毛虫から2種類のアルファバキュロウイルス、MacoNPV-AとMacoNPV-Bを分離した後、研究者たちはそれぞれのいくつかの株を入手しました。 PKFの産生に関与している可能性のある候補遺伝子を含む株もあれば、含まない株もありました。次に、ハチCotesiavanessaeに感染したTrichoplusianiの毛虫に、さまざまな株のアルファバキュロウイルスを注射しました。その結果、候補遺伝子を持つ株を注射された個体では、捕食寄生者の幼虫ははるかに悪化しました。追加の分析は、特定のorf57遺伝子がこの効果の原因であることを示しました。

中井らはその後、PKFを独立して生産できる蝶に目を向けた。彼らは、スポドプテラ属の代表に焦点を当てました。そこでは、これに必要な2つの遺伝子が、ライフサイクルのすべての段階と毛虫のすべての主要組織で発現しています。実験によると、ハチC. kariyaiはスポドプターの幼虫では発育できませんが、ユーフォリンM.pulchricornisは寄生に成功しています。血球から精製されたSpodopteraexigua血リンパによる処理は、C。kariyaiの幼虫の90%を殺しました。しかし、PKF合成に関与する遺伝子の1つがオフになっている毛虫から採取した血リンパは、これらのハチにとってはるかに危険性が低いことが判明しました(pkf1遺伝子をオフにすると、pkf2をオフにするよりも死亡率が低下しました)。さらに、科学者が2つの毛虫の血リンパを混合したとき、それぞれが2つのPKF産生遺伝子の1つを無効にしたとき、処理されたハチの幼虫の死亡率はもはや対照と異ならなかった。興味深いことに、血リンパを伴うS. exiguaによる治療は、ハチM.pulchricornisの死亡率をわずかに増加させました。ただし、この効果はpkf1およびpkf2遺伝子が機能するかどうかに依存しなかったため、PKFタンパク質とは関連していません。

最終段階で、著者らは、PKFタンパク質がどのようにハチを殺すかを正確に調べようとしました。これを行うために、彼らはC. kariyai細胞を、ウイルス粒子から精製されたMySEVに感染した東部の牧草地の蛾の血リンパで処理しました。これは、捕食寄生者細胞のDNA断片化とアポトーシスにつながりました。比較のために、血リンパによる感染した毛虫の処理は、ハチM.pulchricornisの細胞に影響を与えませんでした。同様の効果は、PKFを独立して生成するS.exiguaの血リンパによっても生成されました。したがって、PKFはマイクロガストリンハチを殺し、それらが発生するのを防ぎ、それらにアポトーシスを引き起こします。

中井らによると、ウイルスは抗寄生虫タンパク質を使用して、Microgastrinae亜科のハチとの幼虫の競争を減らしています。これは、ウイルスのおかげで競合他社が少ないため、PKFの影響を受けない他のグループのライダーにとって有益です。アスコウイルスグループのPKFウイルスをキャタピラーからキャタピラーに運ぶのは彼らであるため、そのようなライダーは一種の進化的陰謀のウイルスで構成されている可能性さえあります。同時に、いくつかの蝶は、抗寄生虫タンパク質の産生に関与するウイルス遺伝子を借りて、ハチと戦うためにそれらをゲノムに組み込むことができました。昆虫の免疫は主に捕食寄生者の最近産卵された卵を殺すことを目的としていると以前は考えられていましたが、新しい発見は、少なくともいくつかの毛虫がすでに卵から孵化したハチの幼虫の幼虫に抵抗する方法を持っていることを示唆しています。

先ほど、コガネコバチのオスが匂いでハエの蛹を見つける方法について話しました。その保護シェルの下に、この種の捕食寄生者のメスが飛び出す準備ができています。そのような蛹を見つけたオスは、メスが蛹から出て交尾するのを待つしかありません。

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