Nature：研究揭示共生關系對宿主基因表達的影響

　　弧菌和夏威夷短尾魷魚(Euprymna scolopes)之間的專一的伙伴關系是終生的，但它必需在每個小魷魚在海洋中孵化后在其發光器官中被再造。這種復雜的過程涉及最初附著在發光器官表面的黏膜纖毛上皮上的僅僅3到5個費氏弧菌細胞，隨后通過這種生物在發光器官毛穴的聚集，以及后來遷移到發光器官的腺窩，在這里它們開始增殖。來自高多樣性海洋細菌群落的費氏弧菌的富集之前被證明依賴于上皮黏液，包括一個梯度的殼二糖(甲殼素分解產物)的形成，它促進了定居。

　　為了確定是否宿主基因表達的變化伴隨著共生關系的開始，Kremer等人比較了共生發光器官(暴露在數以千計的環境細菌下，并且平均是5個費氏弧菌細胞)的轉錄組，以及非共生發光器官(僅暴露在環境細菌下)。結果表明，蛋白酶和水解酶轉錄在少量共生的費氏弧菌細胞存在的情況下被增強了，特別是那些與幾丁質的代謝和最顯著的基因編碼殼三糖酶有關的酶。

　　在其他副產物中，來自其他物種的殼三糖酶是一種分泌的酶，能夠裂解甲殼素聚合物并釋放殼二糖。凈化的夏威夷短尾魷魚殼三糖酶也表現出了催化活性—— 在酸性pH值的上皮粘液中表現最佳。此外，免疫顯微鏡檢查定位了費氏弧菌在發光器官中積聚區域的編碼轉錄物和蛋白質，并且甲殼素副產物在發光器官的毛穴被富集，后者是費氏弧菌感知甲殼素梯度的地方。

　　在毛穴積聚后，但在遷移進腺窩之前，因為準備一個新的環境條件，費氏弧菌細胞好像暫停了，就像一個化學引誘物梯度。Kremer等人指出，費氏弧菌對殼二糖的預曝光放大了沿著一個殼二糖梯度的轉移。這意味著聚集細胞在發光器官毛穴上早期暴露于殼二糖(由殼三糖酶的活動產生)使它們為潛入腺窩做好了準備。

　　總的來看，這些發現明確了支撐導致費氏弧菌-魷魚共生關系建立的初始事件的分子機制和時空動力學。發光器官的粘膜纖毛上皮對第一批少量相互作用的共生體進化出了高度敏感和選擇性的轉錄響應——這導致了促進隨后定居的局部化學環境的一次改變。這項研究闡明了發起一個有益共生關系所需的關鍵分子策略，其中很可能是廣泛的原則。