发现光翻转了透明蠕虫体内细菌的基因开关

休斯顿-(2020年12月22日)-贝勒医学院的研究人员王猛已经证明，产生被称为可乐酸(CA)的代谢物的细菌可以延长蠕虫的寿命高达50%，但与莱斯大学合成生物学家杰弗里塔博尔(Jeffrey Tabor)在她的实验室中的合作，为解决代谢物如何延长寿命这一更大的问题提供了工具。

在eLife发表的一项研究中，王、Tabor和同事发现，当细菌在蠕虫的肠道中时，它们可以利用不同颜色的光来打开和关闭肠道细菌基因。Tabor开发光遗传学控制系统已经超过十年，这使得这项工作成为可能。

Tabor说：“孟的研究小组发现，这种CA化合物可以延长寿命，但他们不确定它是胃中消化的饮食成分，还是肠道细菌产生的代谢产物。”莱斯，生物工程与生物科学副教授。“我们可以限制CA在肠道中的产生，并表明它对肠道细胞有有益的影响。”

对于这项实验，塔博尔的实验室项目修改了大肠杆菌菌株，使其在暴露于绿光而不是红光时产生CA。为了保证细菌的正常运行，研究团队添加了基因来制造不同颜色的荧光蛋白，这些荧光蛋白将在显微镜下明亮地显示出来。总有一种颜色是为了看细菌在蠕虫体内的位置，第二种颜色是细菌产生CA时才形成的。

与王的实验室合作，Tabor的实验室将细菌置于红光下，然后将它们喂给蠕虫，这是生命科学中经常使用的一种秀丽隐杆线虫。研究人员跟踪了消化道细菌的进展，当它们进入肠道时，就打开了绿灯。

“当暴露在绿光下时，携带这种大肠杆菌菌株的蠕虫也会活得更长。光线越强，寿命越长。”勒赫芬顿老龄化中心和霍华德休斯医学研究所的研究人员。

在秀丽隐杆线虫和其他高等生命细胞中，从人类到酵母，被称为线粒体的特殊细胞器提供了大部分能量。每个单位中数以千计的线粒体昼夜不停地工作，并在裂变和融合之间保持动态平衡，但它们的效率随着时间的推移而降低。随着人类和其他生物的衰老，线粒体功能障碍导致细胞功能下降。

在之前的秀丽隐杆线虫实验中，王和他的同事证明了Ca可以调节肠道和肌肉细胞中线粒体分裂和融合之间的平衡，从而延长寿命。这些蠕虫通常能存活三周左右，但王的实验室已经证明，CA可以将它们的寿命延长到4.5周——比平时长50%。

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