果蠅同源盒基因Caudal和消化道共生微生物維持先天免疫的恆定

論文：Ryu, J. W., et al. 2008. Innate immune homeostasis by the homeobox gene Caudal and commensal-gut mutualism in Drosophila. Science 319: 777-782.

報告者：鄭宇倫              時間：14:00~15:00, May. 7, 2008

講評老師：辛致煒老師       地點：Room 601

摘要：

        在許多的動物中，消化道都存在著微生物影響宿主的生理功能。過去也有許多證據證明消化道微生物和宿主免疫反應的關係，但是卻沒有動物模式去分析其中的分子機制。在2003年，本篇論文作者已經宣稱找到了一個同源盒基因（homeobox gene）Caudal，這個基因可以調控果蠅消化道中表皮細胞（epithelia）的抗微生物胜肽基因（anti-microbial peptide gene）〔1〕。回到本篇研究的主題，作者想要知道的是消化道中的微生物和消化道如何進行交互作用去影響先天免反應。從實驗結果得到的結論：在正常的生理狀態下的果蠅，消化道表皮細胞會表現Caudal蛋白質，透過目前還未知的一種分子機制對Relish（一種NF-κB相似蛋白質）進行抑制，進而使得IMD-Relish訊號路徑（IMD-Relish pathway）下游的抗微生物胜肽基因無法進行轉錄而表現。當透過核酸默化機制（RNAi），使得果蠅體內的Caudal蛋白質表現量降低，這時的抗微生物胜肽不受到抑制而被表現，並釋出至細胞外。在消化道的微生物中，有一株A911的菌株對抗微生物胜肽有易感性，因此當抗微生物胜肽釋出表皮細胞後，A911會受到影響使得菌數下降，而無法抑制G707菌株的生長。當G707的菌株增殖後，會造成消化道的病狀，如消化道細胞的凋亡（apoptosis）。這樣的研究結果，對於相當複雜的哺乳動物消化道菌相結構（microbe community structure）及宿主生理的交互作用提供了一個研究上的線索及開端。

參考資料：

1.      Ryu, J. H. et al. 2003. The homeobox gene Caudal regulates constitutive local expression of antimicrobial peptide genes in Drosophila epithelia. Mol. Cell. Biol. 24: 172-185.