人類腸道是一個極其復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境，除了細菌外，數(shù)十萬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導(dǎo)致各類復(fù)雜的疾病，例如炎癥性腸病、過敏、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(shù)據(jù)庫（GPD），并發(fā)現(xiàn)了高度流行的噬菌體進化枝，這個發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家解密腸道病毒如何影響人類健康開辟了新的研究途徑。
首先，研究人員對28,060種全球分布的人類腸道元基因組和2898種腸道細菌參考基因組樣本進行分析，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腸道元基因組之間的病毒序列，從而獲得人類腸道噬菌體多樣性的全面視圖。
為了進一步提高數(shù)據(jù)集的質(zhì)量，研究人員使用一種“machine-learning approach”過濾掉可移動遺傳元件（MGE），并利用基因密度和假想蛋白質(zhì)分數(shù)來區(qū)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濾序列進行重復(fù)復(fù)制，從而獲得142,809個腸道噬菌體序列的GPD數(shù)據(jù)庫。
與此同時，研究人員對GPD的28,060個元基因組進行定位，對人的腸道噬菌體進行了最全面的分析，并基于280個全球分布的病毒簇（VCs）進行研究，發(fā)現(xiàn)了一個新的高度流行的噬菌體進化枝“Gubaphage”，這將是目前人類腸道中第二大最普遍的病毒進化枝，僅次于2014年發(fā)現(xiàn)的crssphage，它的出現(xiàn)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(jié)果構(gòu)成了腸道噬菌體數(shù)據(jù)庫（GPD）的基礎(chǔ)，對于未來研究噬菌體及其調(diào)節(jié)人體健康方面的作用將是寶貴的資源，這種高質(zhì)量、大規(guī)模的人類腸道病毒數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，將會作為人類腸道病毒的藍圖，指導(dǎo)未來病毒學(xué)研究的發(fā)展方向。
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