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科学界新突破!Cell:科学家在人体肠道中鉴定出超过14万种病毒

2021/02/22 生物探索
导读:基因组肠道噬菌体数据库

人类肠道是一个极其复杂的生态环境,除了细菌外,数十万种噬菌体病毒也生活在其中。众所周知,肠道微生物组失衡会导致各类复杂的疾病,例如炎症性肠病、过敏、肥胖等。但我们对肠道细菌以及感染他们的噬菌体在人类健康和疾病中所起的作用却知之甚少。

近日,顶级期刊《cell》发表了一篇题为Massive expansion of human gut bacteriophage diversity的文章,研究人员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。


https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.029

首先,研究人员对28,060种全球分布的人类肠道元基因组和2898种肠道细菌参考基因组样本进行分析,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。


生成最完整的人类肠道噬菌体序列数据库

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。


提高数据集的质量

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。


全球肠道噬菌体进化枝及其细菌宿主

这项研究结果构成了肠道噬菌体数据库(GPD)的基础,对于未来研究噬菌体及其调节人体健康方面的作用将是宝贵的资源,这种高质量、大规模的人类肠道病毒数据库的出现,将会作为人类肠道病毒的蓝图,指导未来病毒学研究的发展方向。

参考文献:

1.https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210218142739.htm

2.https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00072-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867421000726%3Fshowall%3Dtrue#fig1

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