陈根:14多万肠道病毒,和病毒共生存

文/陈根

病毒是地球上数量最多的生物实体。当然,病毒有好坏利弊之分,人类肠道作为一个极其复杂的生态环境,除了细菌外,更有数十万种噬菌体病毒也生活在其中。

噬菌体通过创建促进生态适应的基因流网络来驱动细菌群落的进化变化。然而,病毒多样性的程度及其在人类肠道中的流行程度仍然很大程度上未知。

基于此,近日,顶刊Cell的一篇论文中,研究人员就筛选出高质量基因组肠道噬菌体数据库(GPD),并发现了高度流行的噬菌体进化枝,这个发现为科学家解密肠道病毒如何影响人类健康开辟了新的研究途径。

首先,研究人员通过挖掘28060个全球分布的人类肠道宏基因组和2898个培养的肠道细菌参考基因组的数据集获得142000个非冗余病毒基因组(>10 kb)的集合。并基于生物分析工具VirFinder和VirSorter利用已知噬菌体和其他病毒样特征的序列相似性鉴定人类肠道元基因组之间的病毒序列,从而获得人类肠道噬菌体多样性的全面视图。

为了进一步提高数据集的质量,研究人员使用一种“machine-learning approach”过滤掉可移动遗传元件(MGE),并利用基因密度和假想蛋白质分数来区分质粒和整合性接合元件(ICE)中的噬菌体。

然后以95%的平均核苷酸同一性(ANI)阈值对最后的一组过滤序列进行重复复制,从而获得142,809个肠道噬菌体序列的GPD数据库。

与此同时,研究人员对GPD的28,060个元基因组进行定位,对人的肠道噬菌体进行了最全面的分析,并基于280个全球分布的病毒簇(VCs)进行研究,发现了一个新的高度流行的噬菌体进化枝“Gubaphage”。

这将是目前人类肠道中第二大最普遍的病毒进化枝,仅次于2014年发现的crssphage,它的出现为更好地理解病毒在肠道微生物组中的作用铺平了道路。

当然,尽管对肠道微生物的研究和了解还处于早期阶段,但不可否认,肠道微生物在人体的各个方面都具有基础作用。

这也意味着,肠道微生物群的改变可能以独特的行为途径影响人类健康,而这理解肠道微生物中的组构也对每个人都具有重要意义。

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