ウォルバキアと昆虫免疫系：反応性酸素種が、ウォルバキアホストの相互作用のメカニズムについて教えてくれることができること

ウォルバチアは、膨大な範囲の節足動物種に感染する細胞内細菌であり、世界で最も一般的な内膜存在の1つになっています。ウォルバチアの驚くべき進化の成功は、主に生殖寄生性だけでなく、宿主の繁殖力の増加や病原体に対する保護などの相互の影響によるものです。しかし、寄生虫と相互主義の両方のウォルバキア表現型の根底にあるメカニズムは、あまり理解されていません。さらに、昆虫の免疫系がこれらの表現型にどのように関与しているのか、そしてなぜそれが細菌の除去に成功しないのかは不明です。ここでは、反応性酸素種（ROS）がこれらの問題を解明する上で重要である可能性が高いと主張します。ROSは昆虫免疫系の重要なプレーヤーであり、Wolbachia感染は宿主のROSレベルに影響を与える可能性があります。最近の調査結果に基づいて、新規対ネイティブホストの酸化環境に対するウォルバキアのさまざまな効果を考慮するという仮説を詳しく説明します。新たに導入されたWolbachiaは免疫応答を引き起こし、酸化ストレスを引き起こすのに対し、共進化した共生では、感染は酸化ストレスに関連するのではなく、むしろ復元された酸化還元恒常性に関連しています。酸化還元の恒常性は、ウォルバキアとホストが担当しているかどうかに応じて、さまざまな方法で復元できます。この仮説は、観察されたウォルバキア表現型のいくつかの機構的な説明を提供します。

Wolbachia are intracellular bacteria that infect a vast range of arthropod species, making them one of the most prevalent endosymbionts in the world. Wolbachia's stunning evolutionary success is mostly due to their reproductive parasitism but also to mutualistic effects such as increased host fecundity or protection against pathogens. However, the mechanisms underlying Wolbachia phenotypes, both parasitic and mutualistic, are only poorly understood. Moreover, it is unclear how the insect immune system is involved in these phenotypes and why it is not more successful in eliminating the bacteria. Here we argue that reactive oxygen species (ROS) are likely to be key in elucidating these issues. ROS are essential players in the insect immune system, and Wolbachia infection can affect ROS levels in the host. Based on recent findings, we elaborate a hypothesis that considers the different effects of Wolbachia on the oxidative environment in novel vs. native hosts. We propose that newly introduced Wolbachia trigger an immune response and cause oxidative stress, whereas in coevolved symbioses, infection is not associated with oxidative stress, but rather with restored redox homeostasis. Redox homeostasis can be restored in different ways, depending on whether Wolbachia or the host is in charge. This hypothesis offers a mechanistic explanation for several of the observed Wolbachia phenotypes.