Baktériumtól szerzett toxinnal védik magukat a gyümölcslegyek

Az ELKH Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK) és a Kaliforniai Egyetem kutatói kimutatták, hogy évmilliókkal ezelőtt bakteriális eredetű gének épültek be a rovarok genomjába, majd az ott jelen lévő immunrendszerbe integrálódtak, és jelenleg új modulokként rendkívül fontos szerepet töltenek be a parazitoid darazsak elleni hatékony védekezésben. 

Az egyik gyümölcslégyfajban (Drosophila ananassae) most felfedezett komplex immunválaszok a veleszületett immunvédekezési folyamatok evolúciójának és működésének mindeddig ismeretlen területeire vezetnek, melyek további kutatások számára nyitnak új perspektívákat. Az SZBK és a Kaliforniai Egyetem kutatóinak megosztott első és felelős szerzőségével készült tanulmány az Amerikai Tudományos Akadémia PNAS folyóiratában jelent meg.

Az immunrendszer számos védekező folyamat segítségével óvja a szervezetet a patogénektől, míg a betolakodók az e folyamatokat semlegesítő mechanizmusokkal reagálnak. Ez az állandó kölcsönhatás mind az immunválasz, mind a patogének virulenciafaktorainak változatos formáit eredményezte. Az immunválaszért felelős, folyamatosan fejlődő molekuláris hálózatok alapvető elemei nemzedékről nemzedékre, vertikálisan öröklődnek.

Az SZBK és a Kaliforniai Egyetem munkatársai kimutatták, hogy a citoletális duzzasztó toxin B (CdtB) és az 56 kDa apoptózis indukáló fehérje (AIP56) mintegy 21 millió évvel ezelőtt horizontális géntranszferrel került át mikroorganizmusokból eukarióta szervezetek genomjába. Ez

és elősegítette az alkalmazkodást a környezeti tényezőkhöz. Ismeretes, hogy a baktériumok a CdtB és az AIP56 toxinokat az eukarióta szervezetek ellen, azok károsítására alkalmazzák.

A mostani vizsgálatoknál a kutatók megállapították, hogy a parazitoid darazsakkal szemben rendkívül hatékonyan védekező ananassae alcsoportba tartozó Drosophila fajok a CdtB és az AIP56 toxinokat a parazitoidok ellen alkalmazzák. A CdtB fehérjét az embrió immunsejtjei, a makrofágok termelik, míg a fúziós fehérjék a parazitoid darázzsal fertőzött D. ananassae lárvák immunrendszerében fejeződnek ki. 

Einstandolták a géneket

Az eredményekből arra lehet következtetni, hogy a gazdaszervezet által termelt toxinfehérjék elsősorban a betolakodó parazitoidok korai, még embrionális fejlődési stádiumában kapcsolódhatnak a parazitoidot védő és tápláló szerózamembránhoz, és gátolhatják annak megfelelő működését.

A kutatók megállapították tehát, hogy évmilliókkal ezelőtt prokariótákból származó gének épültek be a rovarok genomjába. A prokarióta toxinokat kódoló gének, melyeket a mikroorganizmusok eukarióta szervezetek károsítására alkalmaznak, állati szervezetekben makromutációkként evolúciós újításokkal egy nem kanonikus immunválaszhoz vezettek, melynek részeként említhetők az ananassae alcsoport fajaira jellemző, a közelmúltban felfedezett sokmagvú óriás vérsejtek is. 

A kutatók azt feltételezik, hogy az eukariótákat károsító toxinokat termelő eukarióta szervezet úgy képes elkerülni az autotoxicitást, hogy egyrészt egyes kölcsönható fehérjék a toxinokhoz kapcsolódnak, és azok aktivitását blokkolják, másrészt pedig elképzelhető, hogy a toxinok inaktív formában vannak jelen, és aktív formájuk eléréséhez szerkezeti módosítás szükséges, ami kontrollált körülmények között, alacsony szinten zajlik. 

A Drosophilában újonnan felfedezett komplex immunválaszok a veleszületett immunvédekezési folyamatok evolúciójának és működésének mindeddig ismeretlen területeire vezetnek, melyek további kutatások számára nyitnak új perspektívákat.

(ELKH)