大病毒以人类肠道细菌为食

病毒像流感瘟疫人类一样瘟疫细菌。

加利福尼亚大学伯克利分校的一项新研究表明，在人类肠道中发现了一些最大的这些所谓的噬菌体，它们会定期对细菌进行破坏，就像流感的季节性爆发将人类降低一样。

这些“大肆” - 其基因组大约是普通噬菌体的10倍，是人类以前发现的任何噬菌体的两倍 - 在人类肠道中被发现，但仅来自非西方人群，高 - 纤维，低脂饮食。

引人注目的是，它们也被发现在狒狒和猪的肠道中，证明噬菌体 - 它可以携带影响人类健康的基因 - 可以在人类和动物之间移动，也许可能携带疾病。

“众所周知，噬菌体携带导致疾病的基因和编码抗生素抗性的基因，”吉尔班菲尔德说，他是创新基因组学研究所微生物学倡议的负责人，也是加州大学伯克利分校地球与行星科学和环境科学，政策教授。和管理。“浓缩物的运动以及它们宿主细菌的运动提高了疾病也可以在动物和人类之间移动的可能性，并且随着巨噬细胞，这种可能性会大得多。”

而且，因为大多数生物学家认为不是“生活”的大型标本比细菌这样的生命形式更大，它们模糊了活着与不活的区别。

“这些庞大的实体填补了我们所认为的非生命和生命之间的空白，从某种意义上说，我们大多都错过了它们，”班菲尔德说。

班菲尔德及其同事于1月28日在“自然微生物学”杂志上在线报道了他们的研究结果。

噬菌体和CRISPR

Banfield是宏基因组测序的先驱，即同时对社区中所有生物的汤中的所有基因进行测序。然后，她和她的同事重建了社区中每个生物的基因组，经常发现前所未见的微生物。通过探索矿山径流，间歇泉，人体肠道和地下深处的微生物群落，她通过宏基因组测序发现了许多新的微生物，生命之树必须经过重新设计以适应所有这些。

在这个过程中，她已经发现了许多噬菌体基因，因为噬菌体正式为人所知。实际上，在一些细菌中发现的CRISPR簇是噬菌体基因组片段的储库，细菌不断提醒它们先前的噬菌体感染，使它们能够快速抵御同一噬菌体的后续感染。由这些细菌动员的Cas9蛋白靶向并切割病毒入侵者，由加州大学伯克利分校和维也纳大学科学家改编为强大的工具CRISPR-Cas9，它已经彻底改变了生物学并使基因治疗领域重新焕发活力。

在对孟加拉国人的肠道细菌进行测序时 - 由伦敦大学学院的合作者Joanne Santini领导的一项研究的一部分，探讨了受砷污染的水对肠道菌群的影响 - 班菲尔德确定了这些大亨。一旦她重新组装了整个基因组，她就发现它们都比其他微生物组中遇到的平均噬菌体大10倍。为了适应这些噬菌体的膨胀基因组，它们的包装(称为衣壳)可能比其他已知噬菌体的包装更大，可能在200到300纳米之间。

她和她的同事在一种细菌Prevotella中发现了一个CRISPR片段，其中含有大量的DNA片段，这表明大量寄生虫主要在Prevotella上捕获。Prevotella在吃西式饮食的人群中并不常见，其中含有大量的肉，脂肪和糖，以及来自非西方人的肠道微生物组，“狩猎 - 收集”类型的饮食已被测序。

据共同作者Joanne Santini介绍，Prevotella还与上呼吸道感染有关，并且在牙周病中很常见。这意味着新的浓缩物可能会开发出新的基于噬菌体的治疗方法，用于治疗由普氏菌引起的感染。

Hunter-gatherer微生物组

班菲尔德和她的团队在孟加拉国找到它们的地区Laksam Upazila之后命名了大型集团或Lak噬菌体的分支。随后，第一作者Audra Devoto在坦桑尼亚狩猎采集者Hadza部落成员的肠道微生物组中发现了Lak噬菌体，这两组狒狒在肯尼亚和丹麦农场的猪肠道微生物群中进行过研究。

“野猪中的Lak噬菌体与人类的关系比狒狒更密切，所以这些噬菌体很可能会在动物群体中移动，”班菲尔德说。“我们怀疑Prevotella和Lak噬菌体最近被狒狒收购，因为狒狒对它们的抵抗力很小，而且它们在它们之间如此普遍。”

已知噬菌体携带加剧许多人类疾病的基因。例如，它们可携带编码肉毒杆菌中毒，霍乱和白喉毒素的基因，使感染细菌的人的症状更加严重。班菲尔德的目标之一是了解噬菌体的数量和它们在肠道中捕食的细菌如何随着时间的推移和饮食的变化，以及它如何影响健康。

在对肠道微生物组进行取样的四个人中，研究小组发现随着时间的推移，噬菌体和普氏菌的水平发生变化，表明噬菌体种群数量不断上升导致细菌数量减少，然后噬菌体下降使普氏菌(Prevotella)反弹。

班菲尔德推测，大集团具有更大的基因组，以产生必要的蛋白质，以防止细菌宿主干扰噬菌体制造更多自身拷贝的努力，这一过程由于更大的基因组而需要更长的时间。

班菲尔德和她在创新基因组学研究所的实验室，加州大学伯克利分校/加州大学旧金山分校联合开展广泛部署CRISPR-Cas9的计划，正在通过其他宏基因组数据库搜索大脑，并希望更多地了解它们的工作原理以及它们是否具有吸引力且可能有用蛋白质。

“这些基因组中充满了功能未知的蛋白质，可能是迄今为止尚无想象过程的途径。在这些新的基因组中有很多新的生物学发现，”她说。