研究人員深入了解來自環(huán)境的超小細菌如何適應生活在人類體內

生活在我們口腔內的微生物，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。一些細菌會引起炎癥，導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?？茖W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，以梳理它們在健康和疾病中的各自作用。

在我們口腔內的多種細菌物種中，有一組屬于候選門輻射 (CPR)。這些蟲子特別神秘，因為它們超小，與宿主細菌采用獨特的共生生活方式，而且大多數(shù)還沒有被科學家培養(yǎng)和在實驗室中研究。CPR 中唯一需要深入檢查的細菌是一組名為 TM7 的細菌，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菌，He 博士和他的合作者華盛頓大學的 Jeffrey S. McLean 博士開發(fā)了一種新的模型系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用第一個分離的人類口腔 TM7 菌株 TM7x 及其宿主細菌，溶牙放線菌。研究人員使用該模型系統(tǒng)對這些微小細菌進行了實驗研究，測試了關于 TM7 如何適應人類體內的假設，并提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)來證實之前的基因組研究。他們的研究結果今天發(fā)表在《美國國家科學院院刊》(PNAS) 雜志上。

科學家們在許多不同的環(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，因為它們獲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，因為在這組基因組已經(jīng)很小的微小細菌從環(huán)境過渡到哺乳動物時，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 TM7 獲得 ADS 作為一種進化優(yōu)勢，以幫助它們在人類口腔中適應和生存。為了驗證這一假設，該研究的第一作者 Jing “Janet” Tian 博士使用該模型系統(tǒng)通過實驗研究了 ADS 對 TM7x 及其宿主細菌的功能和影響。她發(fā)現(xiàn) ADS 幫助 TM7x 分解精氨酸，這一過程會產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 TM7x 及其宿主細菌免受酸脅迫，由于細菌以膳食碳水化合物為食并代謝膳食碳水化合物時產生的酸，微生物經(jīng)常在人類口腔中遇到這種情況。

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