马萨诸塞州伍斯特-2019年8月15日-伍斯特理工学院(WPI)的一名生物学家证明，蠕虫通信系统中的一个关键生物组件可以被重复用于不同的任务，这是关于进化工作的一个重要发现。总有一天，它可能会影响药物的相互作用、农业生物工程的研究，以及通过世代更好地了解遗传。
WPI的生物学和生物技术副教授贾根斯里尼瓦桑(Jagan Srinivasan)和他的研究团队在《自然通讯》(Nature Communications)上发表了他们的研究成果，这是一份备受尊敬的同行评审科学期刊。本文“秀丽隐杆线虫生物间通讯神经递质信号的共同选择”重点研究了参与生物间信号传递的化学通讯成分的进化，这对动物在自然环境中的导航和生存非常重要。
斯里尼瓦桑说：“进化是聪明的、复杂的和机会主义的。“这是一种古老的蛋白质。蠕虫被用于一件事，然后，当一个新的需求出现时，它被用于一个新的功能。它利用已经存在的东西，并将其用于新的功能，而不是创造更节能的东西。科学家们假设这种生物可以重复使用，但没有人展示过。我们相信，我们是第一个在信号系统中展示这种再利用的受体。”
神经递质和受体在生物学中起着核心作用，这使得细胞和动物之间的交流成为可能。例如，在秀丽隐杆线虫中，它们是广泛用于生物和生物医学研究的透明线虫，需要一种名为TYRA-2的神经递质感知受体，这是蠕虫对osas#9的回避反应的特异性信息素。饥饿。如果蠕虫正在挨饿，它会分泌osas#9，向其他蠕虫发出信号，因为没有食物而避开该区域。Osas#9和TYRA-2一起工作来避免这种回避。
2017年，斯里尼瓦桑团队获得了美国国立卫生研究院160万美元的资助，部分资金被找到。线虫重复使用TYRA-2受体来引起恶心的反应，不是在细胞之间，而是在蠕虫之间。这代表了一种跨生物的交流途径，它是由细胞间神经递质信号转导通过共同选择神经递质及其同源受体而进化而来的。
其他科学家此前已经发现氨基酸受体可以重新定位，但Srinivasan的团队是第一个展示神经递质受体再利用的团队。他将研究其他类型的受体是否可以不同地使用。
“这还不是故事的结尾。这只是冰山一角，”斯里尼瓦桑说。“这种重复使用告诉你神经递质信号是如何发展的，以及它如何影响生物体，无论是人类、蠕虫还是苍蝇。”
在四年多的时间里，在这一高潮的研究过程中，自然交流论文，斯里尼瓦桑与克里斯托弗斯莱德' 18博士在生物学和生物技术方面合作；道格拉斯雷利，生物学和生物技术博士研究生；和Veronica Coyle '16，本科主修生物和生物技术；伊丽莎白迪洛雷托，他实验室的研究员。
他的团队的发现现在正导致斯里尼瓦桑和他的研究实验室专注于三个不同但相关的领域，这可能受到他的重新发现的影响。
该团队正在研究他们关于重新定位的发现如何影响我们对药物相互作用的理解。例如，针对特定疾病(如糖尿病)的药物可能已经配制好了，但通过更好地理解某人的身体如何使用相同的神经受体来使用相同的药物来实现不同的功能，科学家可以更好地确定潜在效用在治疗传染病方面的非目标效应。
WPI的研究人员还将研究攻击植物、导致疾病、作物和农业经济损失的寄生线虫。例如，西部农场出版社(一家专注于加州和亚利桑那州农业生产的新闻网站)的一份报告指出，大豆孢囊线虫被认为是大豆面临的最严重的病害威胁，估计它将减少美国大豆生产者的回报。每年接近10亿美元。Srinivasan正在研究是否可以设计植物产生osas#9作为逆转剂，并发出回避信号使线虫离开植物，这样农民就不需要使用杀虫剂。
Srinivasan还将他的发现应用于表观遗传学研究，这是一个相当新且发展迅速的研究代际(遗传)效应的研究领域。Srinivasan一直在研究环境和生活变化引起的基因变化是如何传递的，现在正在研究这些变化会影响多少代线虫。
“当你把你的母亲暴露在9号osas中时，似乎这个受体可能会引起表观遗传。六代孩子对此都很敏感，”斯里尼瓦桑说。“为什么会这样？这种重复使用的数据是这个问题的一大部分。我们把这些问题放在一起。”
斯里尼瓦桑与康奈尔大学化学和化学生物学教授弗兰克施罗德合作，于2013年发现了osas#9神经递质。
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