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人类肠道中的微生物群落由细菌、古细菌、微真核生物以及感染这些微生物的病毒组成。形成芽胞的细菌普遍存在于哺乳动物肠道，芽胞的形成对细菌的定植、存活和传播中起着重要作用，同时也可以改变微生物之间的相互作用，如噬菌体侵染，细菌形成芽胞进入休眠状态，其代谢活性降低可保护自身免受噬菌体攻击。而噬菌体可获取细菌基因并利用其改变宿主的新陈代谢，以增强自身的适应性，已有研究表明，在侵染期间，噬菌体通过表达自身编码的产芽胞基因改变宿主活跃和非活跃状态之间的转变以对抗宿主休眠介导的防御。但尚未有研究对噬菌体中产芽胞基因的流行率和分布进行系统分析。因此，操纵宿主芽胞形成是否是一种常见的噬菌体策略仍然未知。 近期，来自美国印第安纳大学的Jay T. Lennon等人在bioRxiv发表论文：Human-gut phages harbor sporulation genes，通过挖掘病毒基因组和宏基因组组装基因组（viral metagenomic assembled genomes，vMAGS）中芽胞形成基因的同源序列，确定了31个由噬菌体编码的产芽胞基因同源序列，这些序列在侵染可产生芽胞的宿主的噬菌体中富集。许多由噬菌体编码的同源物是结构（即非调控）基因，参与了与芽胞形成相关的各种过程，如染色体分配、DNA损伤修复、和细胞壁形成，这些基因的获得可能允许噬菌体促进或阻碍芽胞发育和最终萌发。此外，还发现确定的同源序列中近三分之一是转录调控因子，包括芽胞形成的主要调节因子spo0A，这使噬菌体可以控制负责芽胞发育的复杂遗传网络，除了转录调控因子，噬菌体基因组中还包括其他潜在的后转录调控因子。综合生物信息学分析和实验结果来看，噬菌体可能通过调节宿主芽胞的生成来克服休眠防御。与使用结构基因相比，利用宿主调节基因是改变复杂的细胞程序进程的更有效的策略。研究人员还鉴定了来自不同环境的病毒宏基因组组装基因组中的芽胞形成基因，发现人类肠源性病毒宏基因组组装基因组中鉴定出的30个芽胞形成基因中的23个也出现在陆地和水生环境的噬菌体中，说明噬菌体操纵宿主芽胞的形成可能是在有产芽胞细菌的环境中常见的现象。 该研究提供了基因组和宏基因组的证据，支持噬菌体可能使用类宿主基因来克服宿主防御机制的观点，证明噬菌体编码多种产芽胞基因的同源序列，可以影响宿主芽胞的形成，这影响人类肠道微生物群以及其他环境中的细菌在活跃状态和休眠状态之间的转变。

（陈慧林摘译）