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研究表明人体内的微生物交换基因甚至跨越组织边界

2021-08-19 来源:湖南机械信息网

研究表明,人体内的微生物交换基因,甚至跨越组织边界

人体内的细菌以比自然界常见的更好的价格相互分享基因,这些基因中的一些似乎就像游览 - 公正的微生物宿主 - 从身体的一部分到另一部分研究人员在“ 科学报告 ”杂志上报道。

该研究结果是韩国极地研究所高级分析科学家Kyung Mo Kim最初概念化的分子数据挖掘技术的结果。伊利诺伊大学的作物科学和Carl R. Woese基因组生物学研究所教授Gustavo Caetano-Anollés与他的前学生Arshan Nasir一起开发了这种方法,该学生来自巴基斯坦的伊斯兰堡COMSATS大学,他现在是洛斯阿拉莫斯国家实验室的杰出研究员中国机械网okmao.com。新墨西哥。

这种计算上困难的技术使他们能够确定“水平基因转移”的情况,即在有性或无性拷贝之外的生物之间直接切换基因。

“水平基因转移是地球上遗传信息交换的主要力量,”Caetano-Anollés说。“这些交换使微生物适应和繁殖,但它们对人类健康也很重要。有些细菌不能生活在我们体外,有些细菌不能生存。”

纳西尔表示,“更好地了解这一现象也将具有重要的公共卫生价值,因为抗生素抗性基因水平传播导致多重耐药病原体的出现已成为全球关注的问题。”

对于新的评估,科学家利用基因组数据构建了数千个微生物的“家谱”,这些微生物在人体内定殖。将这些与微生物基因的灌木协调,使得劳动力可以梳理出哪些基因已被遗传,哪些基因是水平基因转换的结果。

“目前用于确定水平基因转移的大多数方法比较DNA特征或基因组之间的统计相似性以识别外源基因,”Nasir说。“这对于相对较新的基因转移非常有效,但往往无法确定数百万或数十亿年前发生的转移事件。”

他说,额外的劳动密集型方法使劳动力克服了这一障碍。

“我们研究了与人类相关的微生物,因为它们被认为是维持人类健康和新陈代谢的关键因素,”纳西尔说。“我们计算了基因转移率和方向 - 谁转移了谁 - 为美国国立卫生研究院人类微生物组项目抽取的1000多种参考细菌基因组。”

从6个人体网站中抽取了微生物:肠道,毛孔和皮肤,口腔,血液,泌尿生殖道和气道。

该研究人员发现的证据,以帮助早期发现,人类相关的微生物与他们的基因相当混杂,卡埃塔诺- Anollés说。

“我们体内微生物之间的水平交换比你在地球上其他地方发现的水平高约30%,”他说。“这意味着我们的身体提供了独特的利基,促进了微生物层面的创新。”

大约40%的基因交换发生在相同的身体网站中的微生物中。不同的60%涉及微生物在完全不同的组织中的基因共享,例如在肠和血液中的生物之间。

在所有情况下,基因转换在精心相关的生物体中是最常见的,无论它们是否占据相同或完全不同的身体组织。事实上,研究人员报告说,完全不同的身体网站中的生物体之间的基因共享发生在比相同网站上的远缘相关微生物的基因共享更好的价格。

纳西尔说:“其中一些可能是在微生物定植于人体之前发生的非常古老的基因转移事件。” “也可能是某些细菌在个体的生命周期中的不同时间点定居在不同的人体部位。其他细菌可能是细菌DNA从一个部位转移到另一个部位的结果,可能是通过血液。我们需要进一步的实验证据测试这种诱人的可能性。“

该研究人员说,不同的科学家可以利用他们对这项工作,HGTree开发的工具,额外精确地预测哪些基因已经被复制策略的方式“垂直”,继承,并已通过的方式,从不同的微生物回升水平基因开关。研究人员表示,这将有助于更好地理解微生物和人类的进化。

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