Hundreds of antimicrobial peptides create a selective barrier for insect gut symbionts

生物 中肠 抗菌肽 肠道菌群 微生物学 昆虫 细菌 抗菌剂 细胞生物学 遗传学 生物化学 生态学 幼虫
作者
Joy Lachat,Gaëlle Lextrait,Romain Jouan,Amira Boukherissa,Aya Yokota,Seonghan Jang,Kota Ishigami,Ryo Futahashi,Raynald Cossard,Delphine Naquin,Vlad Costache,Luis A. Augusto,Pierre Tissières,Emanuele G. Biondi,Benoît Alunni,Tatiana Timchenko,Tsubasa Ohbayashi,Yoshitomo Kikuchi,Peter Mergaert
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (25) 被引量:5
标识
DOI:10.1073/pnas.2401802121
摘要

The spatial organization of gut microbiota is crucial for the functioning of the gut ecosystem, although the mechanisms that organize gut bacterial communities in microhabitats are only partially understood. The gut of the insect Riptortus pedestris has a characteristic microbiota biogeography with a multispecies community in the anterior midgut and a monospecific bacterial population in the posterior midgut. We show that the posterior midgut region produces massively hundreds of specific antimicrobial peptides (AMPs), the Crypt-specific Cysteine-Rich peptides (CCRs) that have membrane-damaging antimicrobial activity against diverse bacteria but posterior midgut symbionts have elevated resistance. We determined by transposon-sequencing the genetic repertoire in the symbiont Caballeronia insecticola to manage CCR stress, identifying different independent pathways, including AMP-resistance pathways unrelated to known membrane homeostasis functions as well as cell envelope functions. Mutants in the corresponding genes have reduced capacity to colonize the posterior midgut, demonstrating that CCRs create a selective barrier and resistance is crucial in gut symbionts. Moreover, once established in the gut, the bacteria differentiate into a CCR-sensitive state, suggesting a second function of the CCR peptide arsenal in protecting the gut epithelia or mediating metabolic exchanges between the host and the gut symbionts. Our study highlights the evolution of an extreme diverse AMP family that likely contributes to establish and control the gut microbiota.
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