研究人員深入了解來自環(huán)境的超小細(xì)菌如何適應(yīng)生活在人類體內(nèi)

生活在我們口腔內(nèi)的微生物，統(tǒng)稱為口腔微生物組，以許多尚未完全了解的方式影響我們的整體健康。一些細(xì)菌會(huì)引起炎癥，導(dǎo)致牙周炎和其他全身性疾病，如心血管疾病和糖尿病。其他口腔生物與某些類型的癌癥有關(guān)?？茖W(xué)家們正在努力了解這些微生物如何與彼此以及我們的身體相互作用，以梳理它們?cè)诮】岛图膊≈械母髯宰饔谩?/p>

在我們口腔內(nèi)的多種細(xì)菌物種中，有一組屬于候選門輻射 (CPR)。這些蟲子特別神秘，因?yàn)樗鼈兂?，與宿主細(xì)菌采用獨(dú)特的共生生活方式，而且大多數(shù)還沒有被科學(xué)家培養(yǎng)和在實(shí)驗(yàn)室中研究。CPR 中唯一需要深入檢查的細(xì)菌是一組名為 TM7 的細(xì)菌，由福賽斯研究所研究員何雪松博士于 2014 年首次培養(yǎng)。

為了更好地了解這些難以捉摸的細(xì)菌，He 博士和他的合作者華盛頓大學(xué)的 Jeffrey S. McLean 博士開發(fā)了一種新的模型系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用第一個(gè)分離的人類口腔 TM7 菌株 TM7x 及其宿主細(xì)菌，溶牙放線菌。研究人員使用該模型系統(tǒng)對(duì)這些微小細(xì)菌進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試了關(guān)于 TM7 如何適應(yīng)人類體內(nèi)的假設(shè)，并提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來證實(shí)之前的基因組研究。他們的研究結(jié)果今天發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS) 雜志上。

科學(xué)家們?cè)谠S多不同的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了 TM7，包括土壤、地下水和其他哺乳動(dòng)物的身體。研究表明，雖然總體上保持了非常相似的基因組，但在人類口腔中發(fā)現(xiàn)的 TM7 與其他環(huán)境中的 TM7 不同，因?yàn)樗鼈儷@得了編碼精氨酸脫亞胺酶系統(tǒng)或 ADS 的基因簇。

“這讓我們很感興趣，因?yàn)樵谶@組基因組已經(jīng)很小的微小細(xì)菌從環(huán)境過渡到哺乳動(dòng)物時(shí)，它們似乎很少發(fā)生基因組變化，”麥克萊恩博士說。

研究人員假設(shè) TM7 獲得 ADS 作為一種進(jìn)化優(yōu)勢(shì)，以幫助它們?cè)谌祟惪谇恢羞m應(yīng)和生存。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，該研究的第一作者 Jing “Janet” Tian 博士使用該模型系統(tǒng)通過實(shí)驗(yàn)研究了 ADS 對(duì) TM7x 及其宿主細(xì)菌的功能和影響。她發(fā)現(xiàn) ADS 幫助 TM7x 分解精氨酸，這一過程會(huì)產(chǎn)生化合物三磷酸腺苷 (ATP) 和氨。增加的 ATP 和氨豐度增加了 TM7x 的感染性或繁殖能力，從而使 TM7x 受益。它還保護(hù) TM7x 及其宿主細(xì)菌免受酸脅迫，由于細(xì)菌以膳食碳水化合物為食并代謝膳食碳水化合物時(shí)產(chǎn)生的酸，微生物經(jīng)常在人類口腔中遇到這種情況。

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