聚焦肠道噬菌体：9文一览近期必读进展 | 热心肠日报

今天是第1829期日报。

特别提醒 ▶ 休刊预告：为全力筹备 2021 中国肠道大会，本周四和周五《热心肠日报》休刊两天，周末会推出大会学术报告短科普实录，敬请期待。

Nature 子刊：人体病毒的装配、组成和宿主相互作用（综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:34.209]

① 病毒总数与人类细胞的数量相似，总共约10^13；② 病毒在不同部位分布不同，以胃肠道最为丰富，皮肤相对较低，口腔中常见有尾噬菌体目，呼吸道中常见Anelloviridae和Redondoviridae，血液中常见Anelloviridae；③ 健康的婴儿以循序渐进的方式定植病毒，即原噬菌体诱导提供初始种群，裂解噬菌体增多及人细胞中复制病毒增多；④ 饮食、地理、年龄和健康状况是影响病毒组成的主要因素；⑤ 噬菌体、真核病毒和宿主免疫的相互作用影响宿主健康。

The human virome: assembly, composition and host interactions
03-30, doi: 10.1038/s41579-021-00536-5

【主编评语】Nature Reviews Microbiology近期发表的综述中，概述了人类病毒组的组装、组成和动态，以及宿主病毒组在健康和疾病中的相互作用。推荐专业人士阅读！（@nana）

噬菌体精准靶向“促癌菌”，改善癌症疗效！（综述）

FEMS Microbiology Reviews[IF:13.92]

① 通过检索肿瘤微生物组数据，分析出在肿瘤组织中富集，且有一定“促癌”性质的细菌，包括具核梭菌属、链球菌属、消化链球菌属、普雷沃菌属等；② 这些“促癌菌”可通过抑制免疫，刺激促炎细胞因子的释放，也可直接与癌细胞互作，刺激癌细胞的增殖；③ 噬菌体或可成为一种精准的，且可靶向“促癌菌”的治疗方案，针对这些促癌菌的溶解噬菌体已被分离出来并加以鉴定；④ 在临床应用前，噬菌体，细菌和肿瘤细胞三者间的相互作用仍需进一步阐明。

Bacteriophage manipulation of the microbiome associated with tumour microenvironments-can this improve cancer therapeutic response?
03-25, doi: 10.1093/femsre/fuab017

【主编评语】癌症组织中微生物的富集是导致癌症治疗失败的一个重要的因素，因此，靶向清除这些组织中的菌群或可改善疗效；抗生素可被用来控制细菌生长，但是它们对微生物的不良生物作用，无法穿透生物膜并增加了抗菌素的抗药性等影响，都说明急需一种新的替代方案，噬菌体或可成为一种精准的，且可靶向“促癌菌”的治疗方案。该综述强调了在肿瘤组织内部的“促癌菌”的作用，并讨论了噬菌体在现有疗法上的改善潜力，噬菌体具有调节免疫力和杀死特定细菌的能力，这使其成为消除这些促癌菌的一种合适的替代方案。（@Vera）

Nature子刊：肠道crAss样噬菌体具有独特的基因组特征

Nature Communications[IF:12.121]

① 分析4907个人肠道菌的病毒环状宏基因组组装基因组（cMAGs），鉴定出近600个CrAss样噬菌体的基因组，87%的DNA序列可匹配到cMAGs；② 这些crAss样噬菌体具有单系性，属于一个病毒目及其下5个科，其中一个科下的基因组几乎比crAss噬菌体基因组大两倍，具有高密度的自剪接内含子和内含肽；③ 大多crAss样噬菌体编码抑制性tRNA，UGA或UAG终止密码子被读取，主要发生在晚期噬菌体基因中；④ 一些crAss样噬菌体DNA聚合酶类型在A和B家族间频繁交换。

Analysis of metagenome-assembled viral genomes from the human gut reveals diverse putative CrAss-like phages with unique genomic features
02-16, doi: 10.1038/s41467-021-21350-w

【主编评语】crAss样噬菌体是人肠道中丰度最高的病毒，能感染拟杆菌门细菌。Nature Communications发表的文章，从人类肠道宏基因组中鉴定了近600种crAss样噬菌体的基因组，一些crass样噬菌体具有独特的基因组特征，如DNA聚合酶在A和B家族之间频繁的交换，晚期噬菌体基因中替代遗传密码的广泛利用，以及高密度的自剪接内含子和内含肽。对crass样噬菌体的系统基因组研究不仅增加了我们对人类肠道病毒的认识，而且揭示了噬菌体生物学有趣且鲜为人知的一面。（@nana）

人体肠道中ΦcrAss002噬菌体的分离和特征分析

Microbiome[IF:11.607]

① 培养体系中添加抗生素抑制快速生长的细菌，并选择性地富集革兰氏阴性拟杆菌，以促进crAss样噬菌体生长，有7种不同的crAss样噬菌体数量增加；② 分离鉴定出ΦcrAss002 ，这是从Alphacrassvirinae候选亚科中分离到的第一株噬菌体；③ ΦcrAss002可感染木糖降解拟杆菌，但不能形成噬菌斑，也不能溶解木糖降解拟杆菌；④ 体外共培养时，ΦcrAss002和木糖降解拟杆菌可高水平共存，这与人肠道中噬菌体和宿主共丰度相一致。

Isolation and characterisation of ΦcrAss002, a crAss-like phage from the human gut that infects Bacteroides xylanisolvens
04-12, doi: 10.1186/s40168-021-01036-7

【主编评语】肠道crass样噬菌体有4个亚科。迄今为止，在纯培养中分离到的具有代表性的噬菌体只有3种:ΦcrAss001和两种密切相关的噬菌体DAC15和DAC17。Microbiome近期发表的文章，首次从人类肠道中分离出ΦcrAss002，该噬菌体可以跟肠道木聚糖溶菌拟杆菌高水平共存。肠道噬菌体的研究有助于了解噬菌体在细菌-肠道稳态中的作用。（@nana）

肠道元基因组分析发现数千种新噬菌体

Microbiome[IF:11.607]

① 在5742个人类肠道元基因组中，鉴定出3738个噬菌体基因组；② Quimbyviridae、Flandersviridae和Gratiaviridae，均感染拟杆菌，前两个科分布广泛且数量丰富；③ 在Flandersviridae噬菌体中首次发现脂质生物合成途径；④ 一些Quimbyvirridae噬菌体具有多样性生成逆转录元件，可产生嵌套在防御相关基因中的高变量靶基因；⑤ HipA家族蛋白激酶是某些Gratiaviridae噬菌体的独特特征，或能修饰宿主细胞膜，防止被其他噬菌体重复感染。

Thousands of previously unknown phages discovered in whole-community human gut metagenomes
03-29, doi: 10.1186/s40168-021-01017-w

【主编评语】Microbiome近期发表的文章，通过对整个人类肠道宏基因组中发现的噬菌体基因组的分析，至少确定了三个新的尾病毒目候选家族，并揭示了人类肠道中噬菌体-宿主相互作用的各种假定机制。这些发现还扩展了噬菌体基因的功能，特别是脂质生物合成途径、过氧化氢酶类、HipA家族蛋白激酶和与防御相关的高变基因。这些发现将有助于人类肠道病毒组的分类和功能特征研究。（@nana）

高通量测序如何用于定位可诱导噬菌体的基因组位置？又如何量化噬菌体活性？

Microbiome[IF:11.607]

① 用鼠伤寒沙门氏菌，验证高通量测序数据定位可诱导前噬菌体位置的可行性：可定量噬菌体与宿主比例，定位基因组中的可诱导噬菌体；② 在小鼠肠道模型菌群Oligo-MM12或sDMDMm2中定位了5个诱导噬菌体，并定量了它们的活性，有两个含横向转导电位信号；③ 该方法也适用于体外诱导的Oligo-MM12小鼠粪便宏基因组，包括相对丰度低于1%的菌株；④ 生物信息学工具对菌株基因组中噬菌体位置的预测结果是可变且不一致的，这凸显了实验验证的重要性。

High throughput sequencing provides exact genomic locations of inducible prophages and accurate phage-to-host ratios in gut microbial strains
03-29, doi: 10.1186/s40168-021-01033-w

【主编评语】温和的噬菌体影响细菌种群的密度、多样性和功能。最近研究表明，它们也是肠道微生物群的直接调节剂，并间接影响宿主的健康和疾病。Microbiome发表的文章，提出了一种使用高通量测序数据定位可诱导的前噬菌体并量化其活性的方法。最后，研究还强调，对预测的噬菌体进行实验验证仍然是细菌基因组注释的一个重要任务，因为单靠生物信息学工具的预测可能不够准确。（@nana）

MetaHiC噬菌体-细菌互作分析，揭示人肠道中活跃的循环噬菌体

eLife[IF:7.08]

① 使用MetaHic和Meta3C技术对10位健康人群粪便样本宏基因组进行测序、拼接、组装细菌基因组和噬菌体基因组；② 使用Mash v.2.0软件计算噬菌体重叠群及跟细菌MAGs的间距，同时使用PILER-CR鉴定特征性MAGs中的CRISPR序列，以研究噬菌体与宿主的互作网络；③ 人体肠道内约70%的噬菌体仅感染一种细菌，即噬菌体对人类肠道内的宿主具有特异性；④ 原位噬菌体-宿主比率表明约3/4的噬菌体为溶原性噬菌体，只有约5%的噬菌体是处于主动复制状态。

MetaHiC phage-bacteria infection network reveals active cycling phages of the healthy human gut
02-26, doi: 10.7554/eLife.60608

【主编评语】eLife发表的文章，开发并应用一种改进的meta3C方法（metaHiC）来研究10个健康人体肠道微生物群中的噬菌体及其相互作用，总共确定了6763个独特的宿主-噬菌体对，这或许代表了迄今为止人类肠道微生物群最大的感染网络。研究发现，有3/4的噬菌体是休眠的溶原性噬菌体，有5%的噬菌体的测序覆盖率高于宿主的测序覆盖率，表明这些噬菌体正在积极分裂。对17个crAss 样噬菌体家族成员序列分析发现，每种噬菌体都有一个独特的宿主，但都属于拟杆菌属。通过这种方法可以确定样本中的噬菌体宿主靶点，并或可用于粪菌移植和噬菌体疗法。（@nana）

国内团队揭示海洋无脊椎动物RNA病毒的遗传多样性

Science China-life Sciences[IF:4.611]

① 上海巴斯德所崔杰团队从不同海域共采集了3门6纲58种的海洋无脊椎动物样品，并利用宏转录组的测序方法对不同物种的RNA病毒组进行研究；② 该团队使用改进的生物信息分析方法，鉴定出了涵盖9个病毒家族的363个RNA病毒，其中的315个与已知的RNA病毒相似度较低，被认为是全新的RNA病毒；③ 该团队首次报道了海洋汉坦样病毒，其较陆地汉坦病毒更为古老，因此提出了汉坦病毒可能具有海洋起源的假说。

Viromes in Marine Ecosystems Reveal Remarkable Invertebrate RNA Virus Diversity
05-06, doi: 10.1007/s11427-020-1936-2

【主编评语】2021年5月6日，国际重要学术期刊《中国科学：生命科学》（SCIENCE CHINA Life Sciences）在线发表了中国科学院上海巴斯德研究所崔杰研究组题为“Virome in Marine Ecosystems Reveal Remarkable Invertebrate RNA virus Diversity”的最新研究成果。结合基因组结构和统计学分析，该团队展示了丰富的海洋病毒遗传多样性和病毒基因组可塑性，揭示了不同海域间、不同宿主类别间可能存在的病毒传播现象。整体而言，该研究通过解析海洋无脊椎动物RNA病毒组，描绘病毒生态圈，为海洋RNA病毒的起源、进化、传播提供了重要见解。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

哺乳期腹泻仔猪肠道菌群发生了哪些变化？

Frontiers in Microbiology[IF:4.235]

① 分析1 ~ 3周龄健康仔猪和感染猪流行性腹泻病毒(PEDV)的仔猪粪便菌群组成；② 健康仔猪和腹泻仔猪间，及3个不同年龄组之间菌群结构存在显著差异；③ PEDV感染引起的生态失调导致腹泻仔猪肠道中，大肠杆菌-志贺氏菌、肠球菌、梭杆菌和韦荣球菌的丰度增加；④ 在腹泻仔猪中梭杆菌和韦荣球菌数量增加与年龄显著相关；⑤ 健康仔猪中存在产SCFA的细菌，但在不同年龄段的腹泻仔猪中没有发现；⑥ 健康和腹泻仔猪直系同源基因簇功能类群之间存在显著差异。

Dynamic change of gut microbiota during porcine epidemic diarrhea virus infection in suckling piglets
2019-02-25, doi: 10.3389/fmicb.2019.00322

【主编评语】猪流行性腹泻(PED)是一种对家畜健康具有严重影响的疾病，目前的研究多集中在健康仔猪和PED仔猪肠道微生物群的比较上，导致对腹泻仔猪肠道微生物群动态变化的了解较少。Frontiers in Microbiology发表的文章，分析了感染猪流行性腹泻病毒(PEDV)的仔猪在哺乳过渡阶段的肠道微生物群特征。结果表明，PEDV感染引起了猪肠道微生物群的严重扰动。因此，通过与年龄相关的方式调节肠道微生物群可能是预防或治疗PEDV的一种有效方法。（@nana）

感谢本期日报的创作者：lzm，Johnson，Mona，nana，刘永鑫-中科院-宏基因组