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科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)多糖能夠誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生噬菌體
作者：廖洋,王敏    來源：中國科學(xué)報(bào)
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近日，國際生物學(xué)期刊《生命科學(xué)》報(bào)道了中國科學(xué)院海洋研究所研究員孫超岷課題組關(guān)于多糖誘導(dǎo)深海黏膠球形菌釋放慢性噬菌體的研究成果。該成果首次發(fā)現(xiàn)多糖能夠誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生噬菌體，且該類噬菌體以慢性生命周期進(jìn)行增殖，與以往報(bào)道的烈性和溫和性噬菌體不同，噬菌體的釋放不會裂解宿主細(xì)胞，而與宿主和諧共存，它們可能會通過潛在的輔助代謝基因重新編程宿主代謝利用多糖的過程。該研究結(jié)果為解析噬菌體在深海極端環(huán)境中發(fā)揮的重要代謝補(bǔ)償功能提供新的視角。
黏膠球形菌門是一個(gè)可培養(yǎng)代表物種稀少，但很有研究價(jià)值的門。該譜系的成員廣泛分布在許多棲息地中，包括海洋，湖泊，土壤，動物和人類腸道。盡管它們在自然界中具有廣泛的分布，然而迄今為止，黏膠球形菌門只有六株菌獲得純培養(yǎng)，屬于典型的難培養(yǎng)微生物。
孫超岷介紹，該研究利用“無機(jī)培養(yǎng)基+多糖”的富集策略從深海冷泉沉積物中分離了一株新的嚴(yán)格厭氧的深海黏膠球形菌Lentisphaerae sp. WC36。團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，該菌株的生長嚴(yán)格依賴多糖，可以利用淀粉、昆布多糖等作為唯一碳源。通過生理分析、基因組分析和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，多糖能夠刺激菌株WC36上與噬菌體復(fù)制、組裝相關(guān)基因的表達(dá)量發(fā)生顯著上調(diào)，且在添加多糖的菌株WC36培養(yǎng)液上清中提取到大量噬菌體。
該研究首次提出多糖可以誘導(dǎo)細(xì)菌釋放噬菌體，并通過生長實(shí)驗(yàn)將其確定為慢性噬菌體。
此外，通過噬菌體基因組測序和生理實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，噬菌體基因組上攜帶有很多與多糖代謝相關(guān)的輔助代謝基因AMGs。這表明，這些慢性噬菌體可能會通過AMGs來參與宿主的多糖代謝過程，也可能以某種未知的方式影響宿主的多糖代謝。
據(jù)了解，團(tuán)隊(duì)此前也有研究成果表明慢性噬菌體可以通過AMGs輔助深海微生物進(jìn)行核酸代謝和氮代謝。
孫超岷指出：“因此，慢性噬菌體與宿主之間的共生關(guān)系可能在深海微生物中廣泛存在。然而，在這些嚴(yán)格厭氧的深海微生物中，很難進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)來證明AMGs輔助宿主代謝和噬菌體增殖的機(jī)制。在未來的工作中，我們需要構(gòu)建這些嚴(yán)格厭氧宿主菌株的遺傳操作系統(tǒng)，以揭示慢性噬菌體與宿主的互利共生關(guān)系�！�
該研究得到了基金委創(chuàng)新群體、國家基金委重大研究計(jì)劃、嶗山實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新計(jì)劃、山東省青年科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者特聘專家和青年專家等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文相關(guān)信息：
https://doi.org/10.7554/eLife.92345
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