人類(lèi)腸道是一個(gè)極其復雜的生態(tài)環(huán)境，除了細菌外，數十萬(wàn)種噬菌體病毒也生活在其中。眾所周知，腸道微生物組失衡會(huì )導致各類(lèi)復雜的疾病，例如炎癥性腸病、過(guò)敏、肥胖等。但我們對腸道細菌以及感染他們的噬菌體在人類(lèi)健康和疾病中所起的作用卻知之甚少。
近日，頂級期刊《cell》發(fā)表了一篇題為Massive expansion of human gut bacteriophage diversity的文章，研究人員篩選出高質(zhì)量基因組腸道噬菌體數據庫（GPD），并發(fā)現了高度流行的噬菌體進(jìn)化枝，這個(gè)發(fā)現為科學(xué)家解密腸道病毒如何影響人類(lèi)健康開(kāi)辟了新的研究途徑。
首先，研究人員對28,060種全球分布的人類(lèi)腸道元基因組和2898種腸道細菌參考基因組樣本進(jìn)行分析，并基于生物分析工具VirFinder和VirSorter利用已知噬菌體和其他病毒樣特征的序列相似性鑒定人類(lèi)腸道元基因組之間的病毒序列，從而獲得人類(lèi)腸道噬菌體多樣性的全面視圖。
為了進(jìn)一步提高數據集的質(zhì)量，研究人員使用一種“machine-learning approach”過(guò)濾掉可移動(dòng)遺傳元件（MGE），并利用基因密度和假想蛋白質(zhì)分數來(lái)區分質(zhì)粒和整合性接合元件(ICE)中的噬菌體。然后以95％的平均核苷酸同一性（ANI）閾值對最后的一組過(guò)濾序列進(jìn)行重復復制，從而獲得142,809個(gè)腸道噬菌體序列的GPD數據庫。
與此同時(shí)，研究人員對GPD的28,060個(gè)元基因組進(jìn)行定位，對人的腸道噬菌體進(jìn)行了最全面的分析，并基于280個(gè)全球分布的病毒簇（VCs）進(jìn)行研究，發(fā)現了一個(gè)新的高度流行的噬菌體進(jìn)化枝“Gubaphage”，這將是目前人類(lèi)腸道中第二大最普遍的病毒進(jìn)化枝，僅次于2014年發(fā)現的crssphage，它的出現為更好地理解病毒在腸道微生物組中的作用鋪平了道路。
這項研究結果構成了腸道噬菌體數據庫（GPD）的基礎，對于未來(lái)研究噬菌體及其調節人體健康方面的作用將是寶貴的資源，這種高質(zhì)量、大規模的人類(lèi)腸道病毒數據庫的出現，將會(huì )作為人類(lèi)腸道病毒的藍圖，指導未來(lái)病毒學(xué)研究的發(fā)展方向。
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