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在病毒威胁下吃碳水化合物的细菌:科学家们发现了攻击我们肠道细菌的新病毒群

科学家们描述了以前未知的肠道反应。

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

发表在《细胞报告》上的一篇论文描述了这些病毒以及它们逃避细菌宿主反击的方式。

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拟杆菌可以占人类大肠中所有细菌的 60%,它们是人们获取能量的重要途径。没有它们,我们将很难消化面包、豆类、蔬菜或其他喜欢的食物。鉴于它们的重要性,令人惊讶的是,科学家们对捕食拟杆菌的病毒知之甚少。

“这在很大程度上是未开发的领域,”领导这项研究的微生物学和植物病理学助理教授、微生物学家帕特里克·德格南 (Patrick Degnan) 说。

为了找到一种攻击拟杆菌属的病毒,Degnan 和他的团队分析了一组细菌基因组,病毒可以在其中隐藏数代,直到某些东西触发它们复制、攻击并离开宿主。这种病毒生活方式并非没有风险,因为随着时间的推移,可能会发生阻止病毒逃离宿主的突变。

在分析普通拟杆菌的基因组时 Degnan 的团队发现了属于他们命名为 BV01 的病毒的DNA 。然而,确定病毒是否能够逃脱或重新感染其宿主,被证明具有挑战性。

重建的噬菌体显微镜图像,这是一种攻击细菌的病毒。来源:普渡大学和 Seyet LLC

“我们尝试了我们能想到的每一个技巧。在我们使用无菌小鼠模型之前,实验室中没有任何效果,”德格南说。“然后,病毒跳跃了。”

这是可能的,因为 Degnan 与 UCR 的同事、合著者和微生物学家 Ansel Hsiao 合作。

这一结果表明哺乳动物肠道中的条件是 BV01 活性的触发因素。这一发现强调了体外体内实验对于了解微生物生物学的重要性。

为了寻找有关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。

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ICX41倒置三目生物显微镜

“超过 100 个基因改变了它们在感染后的表达方式,”德格南说。

研究人员看来,两个被改变的基因都负责使胆汁酸失活,胆汁酸对微生物有毒。作者推测,虽然这可能会改变细菌对胆汁酸的敏感性,但也可能会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,这对我们自身的新陈代谢至关重要,”德格南说。

尽管 BV01 感染的全部程度尚不清楚,但科学家们认为,改变肠道细菌丰度和活性的病毒有助于人类健康和疾病。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。

Degnan 还指出,BV01 只是他的团队发现的以类似方式起作用的一组病毒之一。该组织名为Salyersviridae,以著名微生物学家 Abigail Salyers 的名字命名,他对肠道细菌的研究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特性。

德格南说:“它一直就在眼前,但直到现在还没有人描述过这一组重要的病毒,这些病毒会影响我们肠道内的物质。”