共生植物乳杆菌可改善氨基酸不均衡饮食果蝇幼虫的生长

  共生微生物强烈地影响着宿主生理、代谢和行为的各个方面。果蝇(Drosophila melanogaster) 可以很容易地进行无性繁殖，从而进行非生物研究，其拥有简单的细菌群落，主要共生微生物群体可以进行基因工程改造，从而可以对宿主和微生物两方面进行深入的研究，所以果蝇是研究宿主与共生微生物相互作用机制的有力模型。

  该研究利用果蝇与植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)的共生关系，探讨了一种新的宿主-共生微生物相互作用机制。研究者通过专门减少植物乳杆菌无法合成的氨基酸的数量来造成氨基酸失衡，发现植物乳杆菌在这些条件下仍然可以促进果蝇幼虫的生长。

  研究者选择性地将果蝇日粮中各必需氨基酸的浓度降低70%，并测量了幼虫的发育时间。结果显示降低任何必需氨基酸浓度都会导致无菌果蝇幼虫生长延迟。减少某些必需氨基酸 (Ile、Lys、Thr、Trp、Val)的含量完全阻断无菌果蝇幼虫的发育，使其在L2或L3期停滞。减少其他必需氨基酸 (Arg、His、Met、Leu、Phe)的含量导致无菌果蝇幼虫发育延迟。

  缬氨酸降低60%导致无菌果蝇幼虫的生长严重延迟，而Lp几乎完全挽救了无菌果蝇幼虫的生长;用等量的另一种必需氨基酸 (Leu或His)替代缺失的缬氨酸并没有改善无菌果蝇幼虫的发育。

  Lp通过其编码的核糖体和转运RNA(r/tRNAs)功能性操纵子与果蝇肠道细胞中的GCN2激酶，促进其宿主的生长;r/tRNAs被包装在Lp细胞外囊泡中，通过激活果蝇幼虫肠细胞亚群中的GCN2，重塑肠道转录组并最终促进生长。