多组学解析这种让食蚁兽都害怕的巨型蚂蚁

　　

一提到蚂蚁，人们总是想到：蚍蜉撼大树，可笑不自量。然而，有些蚂蚁真的会让你尖叫，比如红牛头犬蚁（Myrmecia gulosa）。这种身长达到40 mm的巨型牛头犬蚁甚至能让食蚁兽都感到害怕，因为它们会分泌毒素。

近日，昆士兰大学领导的研究团队对红牛头犬蚁的转录组和蛋白质组进行分析，发现这种昆虫产生的多种毒素可追溯到膜翅目昆虫的基因超家族，也就是说与黄蜂和蜜蜂有得一拼。这项成果于上周发表在《Science Advances》上。

文章的通讯作者、昆士兰大学的Eivind Undheim表示：“我们的结果首次说明了有刺膜翅目的毒素基因超家族的进化，也提供了动物毒液中毒素功能进化的新范例。”

在这项研究中，Undheim及其同事利用RNA测序和质谱技术，对澳大利亚东海岸的红牛头犬蚁的毒液、毒液囊和/或毒液管样品进行了评估。他们发现了带有糖基化及其他翻译后修饰的肽段，与aculeatoxin基因超家族相对应。

“我们的假设是，不同的毒液肽可能对不同的膜组分有着组织或细胞选择性。在这种情况下，肽段可能协同作用，在细胞膜上整体或局部产生效果，比单一种肽段更强，”作者写道。如果这个假设是正确的，那么有刺膜翅目的毒液可能代表了一个巨大的膜选择性肽段库，有望作为研究工具，甚至是抗菌药物或抗癌药物。

几十年前的研究表明，一些蚂蚁（包括火蚁）会产生相对简单的毒液。不过根据六十年代发表在《Science》上的红牛头犬蚁以及其他研究成果，研究人员怀疑一些蚂蚁会产生类似于黄蜂和蜜蜂的多肽毒液。

于是，研究人员利用液相色谱-串联质谱来分析红牛头犬蚁的毒液。同时，他们利用Illumina的NextSeq 500系统来开展RNA测序分析。他们发现，蚂蚁毒液腺组织表达14,307个基因转录本，而蚂蚁的其他部位表达17,500多个转录本。

研究小组指出，RNA序列中包括了一些与潜在毒素或毒液相关基因的转录本，但并未在蛋白质组学分析中发现。不过，转录组学和蛋白质组学分析都强调了六种毒液蛋白和13种多肽序列。他们随后研究了一些多肽毒液的功能和作用机理。

“红牛头犬蚁的大多数毒液肽段似乎来自单个基因超家族，”研究人员写道。“这个基因超家族几乎包括从有刺膜翅目毒液中鉴定出的所有肽段，因此，我们将其命名为aculeatoxin超家族。”（生物通 薄荷）

原文检索

A comprehensive portrait of the venom of the giant red bull ant, Myrmecia gulosa, reveals a hyperdiverse hymenopteran toxin gene family

Science Advances  12 Sep 2018:
Vol. 4, no. 9, eaau4640
DOI: 10.1126/sciadv.aau4640