Разгадан механизм гибели самцов плодовых мушек от бактериального белка

В 1950-х годах генетики столкнулись с загадкой: при скрещивании двух штаммов одного вида плодовой мушки (Drosophila) потомство состояло только из самок вместо ожидаемого соотношения полов 50:50. Позже выяснилось, что причина — не генетическая мутация, а скрытая бактерия Spiroplasma poulsonii.

Эта эндосимбиотическая бактерия обитает в крови мухи и передаётся потомству через ооциты самки. Она остаётся в основном скрытой от хозяина, но вызывает репродуктивную манипуляцию — специфическую гибель эмбрионов мужского пола.

Хотя феномен кажется парадоксальным, исследования показали, что он способствует долгосрочному сохранению симбиотической бактерии, увеличивая частоту заражённых самок, которые передают бактерию потомству.

Механизм мужской летальности, наблюдаемый и у других эндосимбиотических бактерий, долгое время оставался неясным. Предполагалось, что Spiroplasma производит токсин «андроцидин», но его идентификация была неуловимой.

Теперь профессор Бруно Леметр и доктор Тосиюки Харумото из EPFL решили эту загадку. В статье в Nature они сообщают, что виновником является белок, названный Spaid (Spiroplasma poulsonii androcidin).

Ген Spaid кодирует белок с особыми структурными характеристиками, необходимыми для его локализации и активности внутри бактерии (анкириновые повторы и домены деубиквитиназы).

Учёные обнаружили, что простое экспрессирование Spaid в плодовых мушках было достаточным для воссоздания всех фенотипов, связанных с гибелью самцов. В соответствии с этой функцией, Spaid специфически связывается с X-хромосомой эмбрионов мужского пола. Авторы предполагают, что белок вмешивается в «специфический для самцов процесс», например, в механизм, увеличивающий транскрипцию генов на X-хромосоме (у самцов одна X-хромосома, а у самок — две). Кроме того, был обнаружен штамм бактерии Spiroplasma с мутацией в гене Spaid, который показал сниженную способность убивать самцов.

«Насколько нам известно, Spaid — это первый идентифицированный на сегодняшний день бактериальный эффекторный белок, который влияет на клеточные механизмы хозяина специфичным для пола образом, — говорит Харумото. — Это также первая работа, идентифицирующая фактор эндосимбионта насекомых, вызывающий гибель самцов. Мы ожидаем, что она окажет большое влияние на области симбиоза, определения пола и эволюции».