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马迎飞团队挖掘人肠道古菌病毒；开发高通量制备底盘噬菌体

2023-01-06 17:14

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创转网转化医学网

本文为转化医学网原创，转载请注明出处

作者：Mia

导读：人类肠道微生物组已经被广泛探索，而古细菌病毒在很大程度上仍然未知。近日，中国科学院深圳先进技术研究院马迎飞团队对来自人类肠道宏基因组的古菌病毒和现有病毒集进行了全面分析。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院马迎飞团队在Nature Communications上发表了一项题为“Metagenomic analysis reveals unexplored diversity of archaeal virome in the human gut”的研究论文。研究发现，人肠道古菌和古菌病毒存在很高的多样性，这项研究将有助于更好地表征人类肠道中的古菌病毒及其古菌宿主，并提供人类肠道微生物组的补充视图。

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35735-y

另外，马迎飞团队不久前还发表了一种高通量制备底盘噬菌体的方法。团队开发了一种基于CRISPR/ cas9的迭代噬菌体基因组简化(CiPGr)方法，成功简化了四种不同的有尾噬菌体（T7、T4、seszw 和 selz）基因组，得到了它们的底盘噬菌体、非必需基因集以及比野生型侵染能力更强的基因组简化噬菌体。

https://doi.org/10.1093/nar/gkac1168

人类肠道古菌病毒鲜有研究

人体肠道微生物群与人体健康密切相关。除了主要的细菌成分外，已知肠道微生物群的非细菌成员(古生菌、真菌和病毒)在微生物组动力学和人体生理、免疫、疾病等方面发挥着重要作用。古生菌也是寄生于人体其他器官系统的共生微生物之一，常见于呼吸道、口腔和皮肤。然而，与人类相关的古生菌经常被忽视，因为与细菌相比，古生菌的丰度相对较低，而且大多数是不可培养的。

微生物病毒控制着微生物群落的组成和代谢。迄今为止，细菌病毒在人体肠道中的动态已被详细研究，但很少有研究报告发现人类肠道古菌病毒，人类肠道中的古菌病毒仍然非常神秘。在这项研究中，研究人员使用独立于培养的方法，如下一代测序，帮助捕获它们的身份，对人类古菌组和古菌病毒组进行广泛的评估。

主要发现

研究人员利用来自古生菌CRISPR-Cas系统的间隔序列和病毒特征来探索人类肠道中的古生菌病毒。首先，对来自先前发表的研究的2971个宏基因组的古菌基因组重叠群进行了大规模鉴定。然后，研究者从已鉴定的古菌基因组重叠群和UHGG（统一人类胃肠道基因组）的1162个古菌基因组中获得了间隔物。基于古菌间隔物收集和古菌病毒中存在的蛋白质同源特征，这项研究建立了古菌病毒检测管道，并在人类肠道中获得了1279种古菌病毒。

在所有鉴定出的肠道古菌病毒中，M. smithii古菌病毒具有最多的功能多样性，共包含了1034种不同功能的蛋白，包括与结构、包装、裂解、DNA结合和复制相关的蛋白，而其他一些古菌病毒则缺乏这些病毒特有的功能蛋白。此外，研究团队利用CheckV对人类肠道古菌病毒数据库（HGAVD）中36种古菌病毒的代表序列进行了全基因组检测，发现共有23条序列携带PeiW（pseudomurein endoisopeptidase）基因，表明PeiW基因对于病毒侵染产甲烷古菌的重要性。

HGAVD病毒的功能特征

研究意义

综上所述，在这项研究中，研究团队对人类肠道中的古菌和古菌病毒进行了全面的宏基因组数据挖掘，揭示了人类肠道中古菌病毒和古菌的多样性。人类肠道中未开发的古菌病毒的大量多样性和HGAVD中发现的新病毒种类正好填补了这一领域的空白，并作为人类肠道古菌病毒的扩展。研究数据，以及细菌和细菌噬菌体，将为人类肠道病毒群提供一个互补的观点，从而帮助我们更好地了解人类肠道生态系统。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35735-y#citeas

https://academic.oup.com/nar/article/50/22/13183/6895194

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。