近日，昆士蘭大學領導的研究團隊對紅牛頭犬蟻的轉錄組和蛋白質組進行分析，發現這種昆蟲產生的多種毒素可追溯到膜翅目昆蟲的基因超家族，也就是說與黃蜂和蜜蜂有得一拼。
一提到螞蟻，人們總是想到：蚍蜉撼大樹，可笑不自量。然而，有些螞蟻真的會讓你尖叫，比如紅牛頭犬蟻（Myrmecia gulosa）。這種身長達到40 mm的巨型牛頭犬蟻甚至能讓食蟻獸都感到害怕，因為它們會分泌毒素。
近日，昆士蘭大學領導的研究團隊對紅牛頭犬蟻的轉錄組和蛋白質組進行分析，發現這種昆蟲產生的多種毒素可追溯到膜翅目昆蟲的基因超家族，也就是說與黃蜂和蜜蜂有得一拼。這項成果於上週發表在《Science Advances》上。
文章的通訊作者、昆士蘭大學的Eivind Undheim表示：“我們的結果首次說明了有刺膜翅目的毒素基因超家族的進化，也提供了動物毒液中毒素功能進化的新範例。”
在這項研究中，Undheim及其同事利用RNA測序和質譜技術，對澳大利亞東海岸的紅牛頭犬蟻的毒液、毒液囊和/或毒液管樣品進行了評估。他們發現了帶有糖基化及其他翻譯後修飾的肽段，與aculeatoxin基因超家族相對應。
“我們的假設是，不同的毒液肽可能對不同的膜組分有著組織或細胞選擇性。在這種情況下，肽段可能協同作用，在細胞膜上整體或局部產生效果，比單一種肽段更強，”作者寫道。如果這個假設是正確的，那麼有刺膜翅目的毒液可能代表了一個巨大的膜選擇性肽段庫，有望作為研究工具，甚至是抗菌藥物或抗癌藥物。
幾十年前的研究表明，一些螞蟻（包括火蟻）會產生相對簡單的毒液。不過根據六十年代發表在《Science》上的紅牛頭犬蟻以及其他研究成果，研究人員懷疑一些螞蟻會產生類似於黃蜂和蜜蜂的多肽毒液。
於是，研究人員利用液相色譜-串聯質譜來分析紅牛頭犬蟻的毒液。同時，他們利用Illumina的NextSeq 500系統來開展RNA測序分析。他們發現，螞蟻毒液腺組織表達14,307個基因轉錄本，而螞蟻的其他部位表達17,500多個轉錄本。
研究小組指出，RNA序列中包括了一些與潛在毒素或毒液相關基因的轉錄本，但並未在蛋白質組學分析中發現。不過，轉錄組學和蛋白質組學分析都強調了六種毒液蛋白和13種多肽序列。他們隨後研究了一些多肽毒液的功能和作用機理。
“紅牛頭犬蟻的大多數毒液肽段似乎來自單個基因超家族，”研究人員寫道。“這個基因超家族幾乎包括從有刺膜翅目毒液中鑑定出的所有肽段，因此，我們將其命名為aculeatoxin超家族。”
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