阿米巴虫Orciraptor agilis的摄食、生活史和转录组组装(A)阿米巴虫Orciraptor agilis提取球果转板藻Mougeotia sp .的叶绿体。在穿透藻类细胞壁后(微分干涉对比)。比例尺，5 μm。(B)企图攻击导致的藻类细胞壁的环状溶解(相衬)。(C)F-肌动蛋白(绿色:荧光鬼笔环肽)的分布揭示了在攻击Mougeotia sp .期间形成的阿米巴虫Orciraptor agilis的溶酶体。(微分干涉对比度和荧光通道的叠加)。在接触位点增加的蓝色荧光(Calcofluor white)表明藻类细胞壁的溶解。比例尺，5 μm。(D)阿米巴虫Orciraptor agilis穿孔的扫描电子显微照片揭示了转板藻Mougeotia细胞壁的两种主要结构成分的降解，凝胶状生物聚合物(可能是果胶；用“凝胶”表示)和纤维素微纤维(用“纤维”表示)。比例尺，2微米和200纳米(插图)。(E)产生样本的敏捷阿米巴虫Orciraptor agilis的生活史阶段。(F)组装转录组的基准通用单拷贝直向同源物(BUSCOs)评估。使用“真核生物”数据集和“肺泡动物”数据集(Rhizaria的姐妹群)进行分析。(G)显示由所示注释工具和数据库注释的orf的数量和重叠的打乱图。仅显示大于100的交叉点尺寸。(H)基于实验中包括的每个重复的所有转录物的表达水平的主成分分析(PCA)。信用:当代生物学(2022).DOI: 10.1016/j.cub.2022.05.049
由科隆大学动物研究所的Sebastian Hess博士领导的一个研究小组通过RNA测序研究了单细胞生物阿米巴虫Orciraptor agilis中碳水化合物活性酶的表达。Orciraptor是一种所谓的“原生质体饲养者”,专门依靠死亡藻类的细胞内容物生存。为此，它必须穿透猎物的纤维素细胞壁。通过与加拿大哈利法克斯比较基因组学和进化生物信息学中心(CGEB)的同事合作，UoC的研究人员能够识别出原生生物高度专业化进食行为的一种可能的关键酶。
一旦与藻类细胞接触，阿米巴虫Orciraptor agilis就上调一个酶根据其基因序列和预测的三维结构，它应该能够切割植物纤维素。这种酶可以帮助原生生物溶解藻类细胞壁。直到现在分子基础原生质体饲养者如何与它们的猎物相互作用还完全不清楚。杂志上的文章“比较转录组学揭示了溶藻原生生物用于细胞壁穿孔的分子工具包”当代生物学现在解释了这一现象。
此外，阿米巴虫Orciraptor agilis含有许多意想不到的蛋白质，如几丁质结合蛋白、几丁质合酶和几种几丁质酶。甲壳质或类似的生物聚合物在裸鞭毛虫中的潜在功能仍不清楚。然而，这些酶表明几丁质在阿米巴虫Orciraptor agilis的生活史中起着重要的生理作用。分解顽固生物聚合物如纤维素和几丁质在技术和工业上也非常重要。目前，工业应用主要利用来自细菌和真菌的酶——微生物生物技术中的传统生物。在发表的论文中，赫斯博士和他的同事指出了阿米巴虫Orciraptor agilis等非真菌微核生物尚未开发的生物技术潜力。
阿米巴虫Orciraptor agilis是大约十年前在营养不良的高沼地发现的，赫斯博士在科隆大学植物研究所攻读博士学位期间对其进行了描述。然而，还有许多其他单细胞生物显示出相似的进食策略，但与食肉动物没有直接联系。目前，动物研究所已经培育了数十种这样的生物，并对其进行了基因特征鉴定。高通量测序领域的最新技术进步使所有这些成为可能。然而，使用原生质体饲养者也需要处理外来微生物的特殊知识。科学家们确信，现在是现代生物学再次转向非模式生物多样性的时候了。“我们对逆戟鲸的研究数据凸显了未来对鲜为人知的原生生物的分子分析将会多么富有成效，”赫斯博士说。
进一步探索
细菌酶制造新型可生物降解聚合物
更多信息:Jennifer V. Gerbracht等人的《比较转录组学》揭示了噬藻原生生物用于细胞壁穿孔的分子工具包，当代生物学 (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.05.049
由科隆大学提供
