细菌迷你包裹细菌群落功能研究新热点 热情日报

 

今天是第 2129 期日报。

细胞子刊：体循环中细菌细胞外囊泡的起源、命运和功能（透视）

微生物学趋势[IF:17.079]

①细菌细胞外囊泡（BEV）含有大量生物分子，可以进入体循环，影响宿主的疾病进程； ② BEV通过直接激活宿主表面受体、吞噬细胞和非吞噬细胞，并以膜融合机制直接进入细胞质影响宿主。 反应; ③ BEV是由人体许多部位的细菌产生的，根据其形态、表面和骨骼特征可以确定其来源。 人体内外环境的变化影响BEV进入体循环； ④ BEV可定位于全身各个器官，但其诱发疾病的过程尚待阐明； ⑤ BEV可以通过特定分子粘附在上皮细胞上并逃避免疫反应，从而避免被宿主清除。

系统循环细菌细胞外囊泡：起源、命运和功能

01-12，doi：10.1016/j.tim.2021.12.012

【编者点评】细菌通过产生大量生物大分子并将其封装在膜囊泡（细菌细胞外囊泡（BEV））中来影响人类宿主的（病理）生理。 Trends in Microbiology发表的观点讨论文章总结了系统循环BEV的起源、转移、分布、功能和清除，并提出了相关知识差距。 对 BEV 进入上皮和免疫屏障的进一步研究将有助于了解 BEV 在健康和疾病中的作用。 （@娜娜）

Nature子期刊：用于癌症免疫治疗的超声控制工程菌

自然通讯[IF:14.919]

① 使用温度驱动的TcI42热转换器构建聚焦超声（FUS）控制的基因电路； ② 采用合理设计与高通量筛选相结合的方式，优化基因线路，通过增加质粒拷贝数和插入终止子，减少Leak表达数量，42℃下基因表达量较37℃提高100倍; ③以EcN为底盘，构建FUS控制、TcI42驱动的工程菌，表达针对CTLA-4和PD-L1的免疫检查点抑制剂，治疗实体瘤； ④ 在小鼠肿瘤模型中，FUS激活的工程菌能够持续分泌针对CTLA-4和PD-L1的免疫检查点抑制剂，抑制肿瘤生长。

用于癌症免疫治疗的超声可控工程细菌

03-24，doi：10.1038/s41467-022-29065-2

【编者按】实体瘤的免疫抑制微环境为工程菌的药物递送创造了有利的环境。 然而，如果药物在肿瘤外的健康组织中释放，则可能会对身体产生副作用。 发表在《Nature Communications》上的研究，为了解决这一问题，建立了靶向益生菌免疫治疗系统，利用聚焦超声（FUS）局部激活工程菌，持续释放针对 CTLA-4 和 PD-L1 抑制剂的免疫检查点，从而实现对小鼠肿瘤有抑制作用。 这项研究的结果可能为细菌治疗中工程菌的时空定位提供关键工具。 （@娜娜）

Nature子刊：肠道菌群影响变温脊椎动物的耐热性

自然生态与进化[IF:15.46]

①在添加25%天然池塘水（正常组，C组）或灭菌池塘水（灭菌组，D组）的无菌水中培养蝌蚪，评价不同温度的效果； ②C组肠道菌随着温度的升高多样性降低，而D组在所有温度下多样性均较低； ③随着温度升高，蝌蚪变大，发育程度更高； ④D组临界低温较高，临界高温较低，热应激条件下存活率较低； ⑤两组的最大游泳速度均随温度升高而增加； ⑥D组柠檬酸合酶、细胞色素C氧化酶活性显着低于C组； ⑦温度、体重、细菌菌群等都会影响蝌蚪的代谢率。

微生物群的实验操作降低了变温脊椎动物热应激下宿主的热耐受性和适应性

03-07，doi：10.1038/s41559-022-01686-2

【编者按】鉴于当前全球气候变化的威胁，确定影响变温动物对温度变化生理反应的因素具有重要意义。 与宿主相关的微生物群落影响动物生理学，并已被证明会影响无脊椎动物系统中宿主的耐热性。 然而，共生微生物群在变温脊椎动物耐热性中的作用尚不清楚。 发表在《自然生态学与进化》上的一项研究表明，变温脊椎动物的微生物群与宿主的耐热性、运动性和适应性之间存在着密切的联系。 因此，在预测物种对气候变化的反应时，考虑与宿主相关的微生物群落可能很重要。 （@EADGBE）

Nature子刊：肠道细菌协同消化藻类多糖

自然化学生物学[IF:15.04]

① 分析了B. plebeius和B.univers可利用琼脂糖多糖的多糖利用位点； ② 鉴定了两种拟杆菌门的多糖利用位点，序列为S1型硫酸酯酶S1_11、糖苷水解酶GH29和β-多糖醇寡糖水解酶； ③通过结构和酶活性分析，揭示了上述酶在普鲁拉线和琼脂糖利用中的底物特征、活性及协同作用； ④ B. plebeius 和 B.uniformis 在利用天然吡啶碳源时具有协同关系。 天然吡啶水解后，B. plebeius 降解吡啶，B. Uniformis 降解琼脂糖。

人类肠道微生物组成员对混合藻类半乳聚糖的代谢

03-14，doi：10.1038/s41589-022-00983-y

【编者按】天然帕金诺是由帕金诺和琼脂糖组成的复合硫酸化多糖成分。 它是许多食用藻类的重要组成部分。 对于这种特殊的碳源，肠道菌群进化出了特殊的群体和成分来利用它。 虽然目前人们对硫酸多糖的细菌降解已有一定的认识，但其具体机​​制和途径仍不清楚。 最近发表在《自然》子期刊《自然化学生物学》上的一项研究工作，使用了两种肠道共生菌——降解海藻多糖的 B. plebeius 和降解琼脂糖的 B.uniformis 作为模型。 分析了其多糖的利用位点，发现并研究了构成卟啉和琼脂糖解聚的代谢循环。 这些研究成果揭示了肠道菌群降解和利用藻类复合多糖的分子机制，探讨了肠道微生物在稀有碳源利用中的竞争与合作。 （@中华）

Nature子刊：住院成人肠道共生菌和致病菌可能很少传播

自然通讯[IF:14.919]

① 对149名接受造血细胞移植的成年人的401份粪便样本进行测序分析。 一般来说，在医院共同生活的患者的微生物组在分类组成上并不趋同； ② 6对患者携带相同或几乎相同的病原菌粪肠球菌菌株，或肠杆菌阿克曼氏菌和Hungatella hathewayi； ③ 共享毒株要么因共用病房、卫生间而直接通过患者传播，要么通过其他中介传播； ④ 多名患者体内含有商业益生菌菌株，包括鼠李糖乳杆菌和嗜热链球菌。

住院成人肠道微生物群中共生菌和致病菌的罕见传播

01-31，doi：10.1038/s41467-022-28048-7

【编者点评】细菌性血液感染是造血细胞移植（HCT）患者发病和死亡的主要原因之一，但HCT患者获得病原体的机制尚不清楚。 发表在《自然通讯》上的这项研究使用宏基因组测序数据集分析了 HCT 患者微生物群之间的细菌传播，这些数据集来自 401 名患者的 401 份粪便样本，这些患者在三年内在同一病房住院，其中许多人是室友。 结果表明，多个患者的肠道微生物组共享相同的病原体是一种罕见的现象。 此外，观察到的共生免疫调节微生物在人类中的潜在传播表明，与其他人群的接触可能有助于 HCT 后微生物组的重塑。 （@娜娜）

宿主-微生物群蛋白质相互作用捕获疾病相关途径

基因组生物学[IF:13.583]

① 通过已发表的物种间蛋白质相互作用数据，在 9 项独立的宏基因组研究中发现了与已知人类蛋白质相互作用物序列高度相似的微生物衍生蛋白质簇； ②这些微生物蛋白广泛应用于炎症性肠病、涉及免疫、癌变、细胞凋亡的人类蛋白以及结直肠癌、肥胖、2型糖尿病等内分泌信号通路； ③宿主-微生物蛋白相互作用可以通过分泌的人体蛋白、细菌蛋白、膜囊泡、细胞裂解、蛋白注射、易位、直接接触等方式获得； ④ 表明微生物蛋白作为人类靶点治疗药物的可能性。

宿主-微生物组蛋白质-蛋白质相互作用捕获疾病相关途径

03-04，doi：10.1186/s13059-022-02643-9

[编者注]为了确定与人类相关的细菌影响宿主健康的潜在途径，作者使用公开的种间蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）数据来寻找与已知的人类-蛋白质相互作用物具有高度序列同一性的细菌。 作者在九项独立的宏基因组研究中观察到群体衍生的蛋白质簇并观察到假定的与人类相互作用的细菌基因的差异靶向，认为这种以宿主为中心的分析为机制假设的生成和广泛地向共生细菌蛋白质添加人类功能注释提供了一个平台。 总之，作者探索了肠道微生物群中与结合人类蛋白质的相互作用蛋白具有同源性的蛋白质。 为了仅研究那些与疾病相关的相互作用，作者检查了它们在九个宏基因组中的丰度。 数百种微生物蛋白被认为具有与疾病相关的作用。 （@刘永新-中国科学院-宏基因组）

Nature Reviews：调节肠道细菌可用于预防和治疗肾结石（新闻评论）

泌尿科自然评论[IF:14.432]

① 调节肠道菌群是治疗肾结石疾病的潜在策略； ②用产草酸杆菌干预大鼠，可阻止草酸钙晶体在肾脏的沉积，减少相关肾结石的形成； ③使用含菊粉的益生菌混合制剂（4株乳酸菌、2株双歧杆菌和1株酵母）对大鼠进行干预，评价其对草酸降解活性和草酸降解菌的影响； ④接受益生菌干预的大鼠总草酸降解活性显着高于药物治疗组和头孢曲松治疗组，尿草酸排泄量显着减少，但草酸降解菌数量与药物治疗组和头孢曲松治疗组无关。草酸盐降解活性。

微生物群调控预防草酸肾结石形成

03-16，doi：10.1038/s41585-022-00585-2

【编者评】最近发表在Nature Reviews泌尿学新闻综述上，简单介绍了两项研究：Manipulate the microbiota byoral Administration of Oxalobacter formigenes or probiotics contains inulin to Prevent of草酸肾结石的形成，临床前结果很有希望，表明操纵微生物群的改变是治疗肾结石疾病的潜在策略。 （@娜娜）

调节肠道菌群可能有助于改善骨髓炎

微生物谱[IF:7.171]

①口服低聚果糖（OF）可以减轻肥胖相关2型糖尿病（obese/T2D）小鼠金黄色葡萄球菌感染的症状，并减少感染部位细菌的积累； ② OF可以减少金黄色葡萄球菌在骨髓中的积聚。 定植并减少炎症信号通路； ③ OF改善肥胖/T2D小鼠肠道菌群失调，显着增加假长双歧杆菌的丰度，具有抗炎作用； ④OF增加盲肠和血浆中多胺的含量； ⑤口服精胺和亚精胺对肥胖/T2D小鼠可产生类似于OF的有益作用； ⑥多胺在体外不具有杀菌能力，可能通过调节宿主免疫发挥作用。

调节肥胖相关 2 型糖尿病中的肠道菌群代谢可降低骨髓炎的严重程度

03-22，doi：10.1128/spectrum.00170-22

【编者按】肥胖相关2型糖尿病（obesity/T2D）患者在骨科手术后发生侵袭性金黄色葡萄球菌骨髓炎（骨感染）的风险增加五倍。 随着抗生素耐药性的增加和新抗生素的发现有限，必须探索其他治疗途径。 肥胖引起的炎症与肠道微生物失调有关，高纤维饮食可以改变肠道菌群，从而减少肥胖/T2D的症状和并发症。 然而，对肠道微生物群改变宿主对感染反应的机制的了解非常有限。 发表在《Microbiology Spectrum》上的一项研究发现，低聚果糖通过调节肠道微生物群，在治疗肥胖/T2D小鼠金黄色葡萄球菌诱导的骨髓炎中发挥有益作用，而多胺作为有益代谢物，参与改善肥胖/T2D小鼠对骨髓炎的反应。 T2D 小鼠为改善该患者群体的治疗策略提供了新思路。 （@EADGBE）

iMeta：浙江大学团队开发MetOrigin，实现代谢物溯源以及肠道菌群和代谢组的综合分析

iMeta[如果：不适用]

① MetOrigin是一个开放的、可视化的、交互式的在线软件； ② 可快速识别微生物相关代谢物并分析其代谢功能； ③ 利用桑基网络整合统计和生物学相关性，识别关键代谢物的相关微生物菌株； ④ 作者利用两项与肥胖相关的肠道菌群和代谢组学研究来验证MetOrigin的可用性，展示其功能特点和易用性； ⑤ 该软件可以为科研人员提供与微生物相关的代谢信息，帮助他们从微生物和代谢平衡的角度探索新的饮食或药物干预策略。

MetOrigin：区分微生物代谢物的起源，对肠道微生物组和代谢组进行综合分析

03-21，doi：10.1002/imt2.10

【编者点评】浙江大学医学院附属儿童医院倪艳团队在iMeta Online上发布了细菌菌群和代谢组一体化分析在线软件MetOrigin，可实现代谢物的溯源分析； 它不仅可以快速识别微生物的代谢来源，还有助于发现与其密切相关的关键微生物。 大都会起源网址：. （@刘永新-中国科学院-宏基因组）

感谢本期日报主创：Jack Chen、Yuzi Cousin、EADGBE、ytxtj、赵再儿、王玲玲、nana、DMG-卡西莫多、刘永新-中国科学院-宏基因组研究

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