受病毒威胁的食碳水化合物细菌

2020-11-06 1270细菌

严格来说,人类无法消化复杂的碳水化合物--那是我们大肠中细菌的工作。加州大学河滨分校的科学家们刚刚发现了一组攻击这些细菌的新病毒。

受病毒威胁的食碳水化合物细菌

这些病毒,以及它们逃避细菌宿主反击的方式,在一篇新的《细胞报告》论文中得到了描述。

细菌可以构成生活在人类大肠中的所有细菌的60%,它们是人们获取能量的重要途径。没有它们,我们就很难消化面包、豆类、蔬菜或其他喜爱的食物。鉴于它们的重要性,科学家们对捕食Bacteroides的病毒知之甚少是令人惊讶的。

"这在很大程度上是未被探索的领域,"领导这项研究的微生物学和植物病理学助理教授帕特里克-德格南说。

为了找到一种攻击Bacteroides的病毒,Degnan和他的团队分析了细菌基因组的集合,病毒可以隐藏无数代,直到有东西触发它们复制、攻击并离开宿主。这种病毒的生活方式并非没有风险,因为随着时间的推移,可能会发生突变,使病毒无法逃离宿主。

研究内容

受病毒威胁的食碳水化合物细菌,在分析Bacteroides vulgatus的基因组时,Degnan的团队发现了属于他们命名为BV01的病毒的DNA。然而,确定该病毒是否能够逃脱,或重新感染其宿主,被证明具有挑战性。

"我们尝试了我们能想到的所有技巧。实验室里的任何东西都不起作用,直到我们使用无菌小鼠模型,"Degnan说。"然后,病毒就跳了起来。"

这得益于Degnan与UCR同事、合著者和微生物学家Ansel Hsiao的合作。

这一结果表明,哺乳动物内脏中的条件是BV01活性的触发器。这一发现强调了体外和体内实验对于理解微生物生物学的重要性。

为了寻找这种细菌病毒可能对人类产生的间接影响的更多信息,Degnan的团队确定,当BV01感染宿主细胞时,它会破坏该细胞的正常行为方式。

"超过100个基因在感染后改变了它们的表达方式,"Degnan说。

在研究人员看来,其中两个被改变的基因都负责使胆汁酸失活,而胆汁酸对微生物是有毒的。作者推测,虽然这可能改变了细菌对胆汁酸的敏感性,但也可能影响细菌被其他病毒感染的能力。

"这种病毒可以进入并改变人类肠道中这些细菌的新陈代谢,这些细菌对我们自身的新陈代谢非常关键,"Degnan说。

研究意义

受病毒威胁的食碳水化合物细菌,虽然BV01感染的全部程度还不清楚,但科学家们认为,改变肠道细菌数量和活性的病毒有助于人类的健康和疾病。未来研究的一个领域将涉及饮食对BV01和类似病毒的影响,因为某些食物会导致我们的身体释放更多的胆汁。

德格南还指出,BV01只是他的团队确定的一组以类似方式发挥作用的病毒之一。这组病毒Salyersviridae以著名微生物学家Abigail Salyers的名字命名,她对肠道细菌的研究进一步推动了抗生素耐药性的科学发展。

计划进一步研究以了解这些病毒的生物学。

"它一直坐在众目睽睽之下,但直到现在还没有人对这组重要的病毒进行定性,这些病毒会影响我们肠道中的东西,"Degnan说。

引用

University of California - Riverside. "Carb-eating bacteria under viral threat: Scientists characterize previously unknown gut reactions." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 October 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201001113602.htm.

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