文章题目：Bacteria modulate microalgal aging physiology through the induction of extracellular vesicle production to remove harmful metabolites
期刊：Nature Microbiology
发表时间：2024
影响因子：20.5
参考文献：Yun Deng. et al. Bacteria modulate microalgal aging physiology through the induction of extracellular vesicle production to remove harmful metabolites. Nat Microbiology 2024. https://doi.org/10.1038/s41564-024-01746-2.
1.研究背景
l水生系统中微藻的盛衰模式对全球生物地球化学循环有重要贡献
l藻华的减少主要是由于营养限制导致细胞死亡、细胞分裂受阻和存活细胞老化。营养摄入可以重新启动增殖，但所涉及的过程尚不清楚
l在非生物因子和生物相互作用的作用下，浮游植物的种类组成发生动态变化，导致浮游植物的年演替
l微藻可以通过多种方式适应不断变化的环境。年老的和年轻的细胞在生理、代谢组和向周围海水分泌有机代谢物的模式上有很大的不同
2.研究目的
l解决生理和代谢适应，藻类细胞经历从营养限制和相关的细菌对这一过程的影响恢复过程
3.科学问题
l形成开花的微藻在营养流入后如何从饥饿中恢复
4.室验方法
l目标菌种的纯化培养，计数，代谢检测
l细胞计数，延时视频捕捉和囊泡观察
l微藻老细胞的纯化
l制备用于代谢组学实验的细菌培养滤液，接种微藻老、幼细胞，对藻类细胞内和细胞外代谢物进行非靶向代谢组学分析
5.结果与讨论
l微藻在营养限制条件下的老化和营养流入后的返老还老是浮游植物生产力的决定因素之一
l年轻的，即指数分裂的细胞，和年老的，营养有限的不分裂细胞，在转移到营养充足的培养基时，其生长模式也不同。年轻细胞的迟滞期明显短于年老细胞。人们普遍认为，衰老的细胞会积累有害于分裂或恢复的受损细胞成分。根据我们的发现，这也适用于年老的硅藻
l为了恢复活力，细胞必须通过酶降解或排泄来消除有害成分。将旧细胞转移到新鲜培养基中的囊泡分泌增加。近30%的细胞开始产生囊泡。这个过程一直持续到用老细胞播种的培养物达到与用年轻细胞播种的培养物相似的细胞密度。因此，在无细菌培养中，囊泡的产生和适应性的恢复是同步的，但同步性可以被细菌打破
l囊泡将有害的活性氧和氧化脂质以及脂肪酸从衰老细胞中运送出去，这可能是恢复活力的关键。利用囊泡排出有害代谢物也是一种从细菌中了解到的策略，细菌产生所谓的小细胞，这种小细胞缺乏染色体，不能增殖，最终死亡
lSheldrake在他的再生假说中提出，受损的细胞成分在所有细胞中都会积累，但细胞可以通过生长和细胞分裂或排出受损的细胞成分来恢复活力
l诱导囊泡和恢复生长可能被认为是一种策略，在健康培养物持续释放代谢物之前，最初为相互作用的细菌提供大量有机物质
图1 C. radiatus的衰老生理、细胞外囊泡（EV）的产生和返老还老
a, C. radiatus的生长曲线随无机营养物质硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐浓度和产EV细胞比例的变化。绘制了6个生物重复的平均值。b，幼细胞(4-12天)、老细胞(14-20天)和死亡细胞(>20天)的代表性图像。c,d，第0天将幼细胞或老细胞接种到新鲜培养基中后产EV细胞的生长(c)和比例(d)。e，在新鲜培养基中接种1周后，连续跟踪单个分离的老细胞，发现产生EV的细胞百分比较高。对来自独立培养的335个细胞进行了6次单细胞跟踪试验。f, g，再生细胞(f)和非再生细胞(g)两种具有代表性的EV细胞发展。h, CDCFDA染色后cLSM三维扫描单个产EV细胞图像。给出了所有z轴堆叠的平均强度。i、在新鲜培养基中接种后EV和产生细胞的CDCFDA (ROS)信号强度。
