噬菌体与宿主相互作用的历史与CRISPR的帮助

使用从加利福尼亚州北部的Iron Mountain站点生成的宏基因组数据集和定制工具，研究人员使用通常称为CRISPR的细菌间隔序列来连接生态研究中的噬菌体和宿主。未开垦的微生物与其噬菌体之间的相互作用会影响当地的生态系统以及彼此之间的相互作用。CRISPR序列可以帮助研究人员将宏基因组数据集中的噬菌体和宿主联系起来，并分析它们随时间的相互作用。

微生物与其噬菌体之间的相互作用影响着它们的生态系统。然而，鉴定噬菌体并将它们与宿主联系起来是研究人员在进行生态学研究时面临的挑战。由于微生物在地球化学循环和环境过程中起着至关重要的作用，因此了解其多样性并了解其活动是美国能源部(DOE)的主要目标。

加利福尼亚大学伯克利分校微生态生态学家Jill Banfield及其团队采用的一种方法是研究Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats(CRISPR)基因座，这是一种已知可保护细菌免受病毒感染的微生物免疫系统。Banfield的团队可以在宿主微生物中寻找CRISPR间隔区序列，并将它们与感染性噬菌体联系起来，并根据位点内的定位区分古代和最近的相遇。在2015年9月22日在ISME期刊上发表的一项研究中，Banfield及其团队使用与美国能源部联合基因组研究所(JGI)合作开发的序列数据集评估了他们研究微生物群落的遗传多样性和种群历史的能力。 DOE科学办公室用户设施。

在这项研究中，Banfield的研究团队依靠五年来从Iron Mountain站Richmond Mine的九个生物膜收集的宏基因组数据集，该项目标志着Banfield和DOE JGI之间最早的合作，以及来自类似样本的扩增的CRISPR区序列。

该团队开发了分析数据集中CRISPR序列的工具，包括从宏基因组测序读数中提取CRISPR序列的自定义脚本。具体而言，他们能够在数据集中识别来自钩端螺旋体细菌的间隔物，并检查细菌随时间遇到的噬菌体谱。他们还在宏基因组数据集中发现了2种不同的CRISPR系统。“研究结果显示，CRISPR基因座的群体水平分析可以提供对噬菌体 - 宿主相互作用动力学以及近期自然系统中细菌史的见解，”该团队报告说。