黄晓玮研究员等人揭示了秀丽隐杆线虫感知嗅觉信号通路

来源：中国科学杂志社

在土壤中生活的秀丽隐杆线虫以细菌为食，但同时受到众多致病细菌的威胁。因此利用其嗅觉系统，以分辨可食用菌细菌和致病菌，从而产生相应的趋化或趋避行为，是线虫赖以生存的重要能力。既往研究揭示：主要由食物细菌产生的吸引性气味分子通过线虫的AWA和AWC神经元感知；而厌恶性气味物质则由AWB神经元感知。其中定位于嗅觉神经元上的G蛋白偶联受体（GPCRs）专一识别并结合环境中气味配体分子，将胞外信号转变成胞内信号，是嗅觉特异性的物质基础。然而嗅觉感知吸引性信号分子的相关GPCR研究目前仍然有限，仅仅报道了AWC神经元的STR-2和AWA神经元的ODR-10。

近日，云南大学生物资源保护与利用重点实验室黄晓玮课题组在Science China Life Sciences发表了题为“Multiple olfactory pathways contribute to the lure process of Caenorhabditis elegans by pathogenic bacteria”的研究论文，揭示了病原细菌诱捕宿主线虫的嗅觉感知信号通路。

在前期研究中，黄晓玮和张克勤教授研究小组发现线虫致病菌——杀线虫芽孢杆菌B16（B. nematocida B16）通过产生强大的吸引性信号物质，如2-庚酮、2-乙基己醇、吲哚等，诱捕宿主线虫成功侵染的过程，首次在国际上提出了“特洛伊木马”式的细菌-线虫之间的相互关系（PNAS 2010）。随后，针对其中信号分子2-庚酮，鉴定出定位于AWC神经元的特异性G蛋白偶联受体STR-2及其下游完整的信号转导通路（J Biol Chem 2016）。该研究再次聚焦致病细菌B.nematocida B16所产生的分子特性具有显著差异的另外两种气味物质，即2-乙基己醇和吲哚，探索线虫感知它们的分子机制。研究发现，2-乙基己醇由AWA神经元上的STR-7受体感知，而吲哚通过AWC神经元上的嗅觉受体STR-193感知；在此基础上，吲哚通过STR-193将嗅觉信号传导至cGMP途径，2-乙基己醇通过STR-7激活了下游TRPV途径以及PLC途径。该研究阐述了秀丽隐杆线虫感知不同吸引性气味分子的嗅觉信号途径，为全面理解病原微生物与宿主之间互作的分子机制提供新思路。

图. 宿主线虫利用不同GPCRs及信号转导通路感知病原菌吸引性信号分子

云南大学生物资源保护与利用重点实验室朱曼为该文章的第一作者，黄晓玮研究员为通讯作者。