Gordon新作：益生菌+螺旋藻等组合，或促疫苗免疫响应

互推小编 2023-05-10

5 月 12 日《热心肠日报》，我们解读了9篇文献，分别关注：合生制剂，疫苗应答，铁载体，植物-微生物互作，虫媒病毒，鸡，靶向杀菌，肠-甲状腺轴。

Cell子刊：菌群干预或能影响对霍乱疫苗的免疫应答

Cell Host and Microbe——[15.753]

① 移植了营养不良儿童的菌群的小鼠对霍乱疫苗（CT）反应不同，且CT-IgA应答的增强并不伴随着响应（R）菌群中细菌的粘膜IgA靶向性的改变；② 具有低响应（HypoR）菌群的小鼠与R小鼠共居，可以改善小鼠的CT反应；③ 补充由螺旋藻、苋菜、亚麻籽和微量营养素组成的营养品，增强CT-IgA的产生，改善限菌小鼠对口服CT的多种疫苗反应；④ 补充由5种培养菌组成的菌群+上述营养素，改善HypoR小鼠的CT反应；⑤ 菌群和营养素影响小鼠对CT的免疫反应。

【主编评语】

《Cell Host and Microbe》近期发表了来自Jeffrey Gordon团队的研究。研究者将营养不良儿童的菌群移植给无菌小鼠，发现小鼠对霍乱疫苗（CT）反应不同：有些菌群响应CT，有些则对CT呈现低响应。将移植了响应和低响应菌群的小鼠进行共居饲养，发现低响应小鼠对CT的响应情况得到改善。并且，螺旋藻、苋菜、亚麻籽和微量营养素组成的营养品的干预可以改善小鼠对CT的免疫应答。同时，同时利用益生菌和营养素干预，小鼠的CT响应增强。该研究为临床前期膳食和益生菌改善免疫应答提供依据。（@兵兵）

【原文信息】

Combined Prebiotic and Microbial Intervention Improves Oral Cholera Vaccination Responses in a Mouse Model of Childhood Undernutrition

2020-04-28, doi: 10.1016/j.chom.2020.04.008

Nature子刊：铁载体——根际能否阻断病原菌传播的关键

Nature Microbiology——[14.3]

① 从植物根际分离得到 2000 多株细菌，发现 95% 的分离株都能产生铁载体；② 有些细菌的铁载体的确能抑制病原菌的生长（抑制型），但也有大量细菌产生的铁载体能被病原菌利用（便利型）；③ 抑制型的根际细菌与病原菌的竞争能力强，便利型铁载体的细菌则与病原菌的竞争能力弱；④ 田间实验发现，在植物育苗阶段提前加入高产且不会被病原菌“窃取”铁载体能力的有益微生物，可以打赢根际稀缺铁素资源争夺战，保护植物健康。

【主编评语】

南京农业大学沈其荣团队的徐阳春、韦中实验室，近日在 Nature Microbiology 上发文，描绘了植物根际菌群与植物病原菌针对于铁元素尔虞我诈的江湖。我们知道三价铁就是根际微生物争夺的稀缺资源，为了获取铁，微生物会产生一种高效结合Fe3+的低分子化合物——铁载体。理论上来说，每个微生物的铁载体都是有识别码的。如果病原菌掌握了这些识别码，就可以窃取这些铁载体，这样的微生物反而成为病原菌的傀儡和帮凶。而只有产生铁载体的能力强，并且又不能被病原菌识别利用的根际微生物才能更好地保护植物健康。（@高春辉）

【原文信息】

Competition for iron drives phytopathogen control by natural rhizosphere microbiomes

2020-05-12, doi: 10.1038/s41564-020-0719-8

Nature Reviews：微生态中的细菌铁载体（综述）

Nature Reviews Microbiology——[34.648]

① 铁载体是细菌分泌的一类可扩散的次级代谢物，主要有4种化学类型，铁载体能结合环境中的铁并被细菌摄入；② 铁载体分泌在细菌个体和群落中有重要意义，能引起细菌间的合作、利用、竞争等相互作用；③ 细菌间的这些互作反过来可刺激群落成员之间的“军备竞赛”，塑造细菌间的生态依赖关系，影响细菌群落的演化和生态动态变化；④ 这些作用可影响细菌与植物和动物宿主的相互作用。

【主编评语】

铁是大多数生物必需的微量元素。铁载体的分泌是细菌从环境中获取铁的一种常见途径，其在生态和进化中的作用近年来受到越来越多的关注。《Nature Reviews Microbiology》上发表的这篇综述，主要从生态学角度的角度，阐述了铁载体在细菌间相互作用和群落动态变化中的作用，并提出铁载体不仅是细菌间铁载体传输铁的载体，也是调节微生物与宿主之间相互作用的重要媒介。（@mildbreeze）

【原文信息】

Bacterial siderophores in community and host interactions

2019-11-20, doi: 10.1038/s41579-019-0284-4

国内团队：植物天然产物如何识别敌友、缴械致病菌？

Cell Host and Microbe——[15.753]

① 植物次生代谢物sulforaphane（SFN）抑制丁香假单胞菌TTSS基因；② SFN通过加快HrpL的上游抑制TTSS基因的转录，这对于发病机理至关重要；③ SFN积累有缺陷的植物更容易感染丁香假单胞菌；④ SFN共价修饰HrpS的Cys 209并调节TTSS表达，SFN防御丁香假单胞菌的功能是通过HrpSCys209修饰介导的；⑤ Cys209负责细菌对SFN的体外敏感性以及对脂族芥子油苷途径赋予的植物防御的敏感性。

【主编评语】

当植物受到病原微生物侵染时，植物会释放大量的次生代谢物抑制病原、保护自己。以前对植物抗菌代谢物活性的认知主要基于多数抗菌代谢物在体外具有杀菌或抑菌的活性，但不加选择地杀灭病原微生物和有益微生物显然不利于植物的正常生长。2020年4月8号，中国科院遗传发育所周俭民组和北大雷晓光组合作在Cell Host & Microbe在线发表了题为 “An Arabidopsis secondary metabolite directly targets expression of the bacterial type III secretion system to inhibit bacterial virulence”的文章，该研究发现了特异靶向病原细菌的植物天然产物Sulforaphane（SFN）并阐明了其作用的分子机制。首次发现十字花科植物特有天然产物SFN特异共价修饰调控分泌系统表达的转录因子，抑制病原细菌的致病力、增强植物的抗病性。更为重要的是，SFN不影响有益微生物在植物上的定殖。这项工作首次发现植物合成识别敌友的“机智”天然产物。此外，刘永鑫博士负责本项目的微生物组数据分析工作。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）

【原文信息】

An Arabidopsis Secondary Metabolite Directly Targets Expression of the Bacterial Type III Secretion System to Inhibit Bacterial Virulence

2020-04-08, doi: 10.1016/j.chom.2020.03.004

程功团队：共生微生物如何影响虫媒对病毒的易感性（综述）

Trends in Parasitology——[8.02]

① 共生微生物影响节肢动物媒介与虫媒病毒的互作，直接或间接地影响虫媒对病毒的易感性；② 虫媒的肠道微生物主要通过调节肠道免疫应答（抗菌肽生成和活性氧活化）、改变肠屏障物理状态（围食膜基质和黏蛋白层）、产生特定代谢物，来调控病毒对肠上皮细胞的感染；③ 在肠道以外的血腔组织中，内共生菌（如沃尔巴克氏体）可能通过调节免疫应答或脂代谢来影响病毒复制；④ 改造肠道共生菌等靶向虫媒肠道菌群的策略，或能用于防控虫媒病毒。

【主编评语】

蚊子、蜱虫等节肢动物媒介，是虫媒病毒的携带和传播者，人类被其叮咬后可能会引起感染甚至死亡。近年研究表明，虫媒中的共生微生物能影响其宿主与虫媒病毒的相互作用，影响虫媒对病毒感染的易感性。清华大学程功团队在《Trends in Parasitology》发表的一篇最新综述对相关研究的进展进行了回顾，总结了其中的生物学机制，对用微生物作为虫媒病毒的防控手段以及该领域面临的研究挑战进行了展望和讨论。推荐专业人士参考学习。（@mildbreeze）

【原文信息】

Roles of Symbiotic Microorganisms in Arboviral Infection of Arthropod Vectors

2020-05-05, doi: 10.1016/j.pt.2020.04.009

鸡肠道微生物再填新成员

Genome Biology——[14.028]

① 对两品系及两种饮食喂养下共24只鸡的盲肠样品进行宏基因组测序，共组装了469个细菌基因组草图，包括460个新菌株、283个新种和42个新属；② 与来自9个欧盟国家的179份粪便数据相比，发现构建的基因组在欧洲鸡群中是丰富的；③ 除所有样品中均存在的核心微生物组，还发现有品系、饮食而非性别特异性的微生物组；④ 与基因组丰度类似，碳水化合物活性酶（CAZymes）的丰度受品系和饮食方式而非性别影响；⑤ 鸡的体重受品系和性别而非饮食方式影响。

【主编评语】

鸡是大部分人非常重要的蛋白质来源，鸡盲肠微生物群通过短链脂肪酸的产生、氮的再循环和氨基酸的产生在鸡的营养中起着关键作用。通过控制鸡的盲肠微生物群可能提高鸡的生产能力，因此我们需要对鸡肉中存在的细菌类型及其营养功能有一个很好的了解。《Genome Biology》上发表的一项研究对鸡盲肠菌群进行宏基因组测序，组装了许多新的基因组，并明确了品系、饮食方式和性别对鸡肠道菌群丰度及体重的影响。该研究丰富了鸡盲肠微生物群的组成，为鸡肠道菌群的功能研究奠定了基础。（@EADGBE）

【原文信息】

Assembly of hundreds of novel bacterial genomes from the chicken caecum

2020-02-12, doi: 10.1186/s13059-020-1947-1

肠道共生细菌在治疗宿主疾病方面的巨大潜力（综述）

Current Opinion in Biotechnology——[8.083]

① 人肠道菌群深刻影响代谢、免疫发育、行为等生理功能，其紊乱可导致相关疾病；② 大肠杆菌Nissle菌株经改造后，通过调节苯丙氨酸解氨酶和L-氨基酸脱氨酶表达治愈苯丙酮尿症或通过加速精氨酸合成来治疗高血氨症；③ 格氏乳杆菌中表达胰高血糖素样肽-1（GLP-1）可用于治疗糖尿病；④ 改造细菌生产抗炎症因子可用于治疗宿主免疫疾病如炎症性肠病、溃疡性结肠炎和克罗恩病等；⑤ 工程细菌通过影响肿瘤药物代谢、免疫系统或直接靶标肿瘤来治疗癌症。

【主编评语】

人们对人类相关微生物群落与疾病发展之间的重要关系的理解在不断加深。随着技术的进步，人们能够在更深层次上进一步了解宿主-微生物的相互作用。为了充分利用微生物与其宿主之间的密切联系，近年来针对微生物的治疗方法得到了飞速发展。在《Current Opinion in Biotechnology》上发表的一篇综述讨论了在改造肠道细菌以开发新的治疗方式方面取得的进展，这些治疗方式旨在重新连接宿主-微生物相互作用，如宿主代谢和免疫功能，以预防和治疗各种疾病，如代谢异常、免疫紊乱和癌症等，表现出强大的应用潜力。（@EADGBE）

【原文信息】

Engineering commensal bacteria to rewire host–microbiome interactions

2019-10-22, doi: 10.1016/j.copbio.2019.09.007

Nature子刊：靶向杀伤细菌的新策略

Nature Communications——[11.878]

① 构建了同时表达TevSpCas9核酸酶和接合系统的顺式质粒（pNuc-cis）与只表达TevSpCas9核酸酶的反式质粒（pNuc-trans）；② 与pNuc-trans相比，固体共培养下，pNuc-cis可实现从大肠杆菌到肠道沙门氏菌（S.enterica）的高效接合；③ pNuc-cis比pNuc-trans更稳定且pNuc-cis接合子可实现高效的二次接合；④ 在增强细胞间接触的液体共培养条件下，pNuc-cis的接合率达100％；⑤ 利用单个或多重sgRNA靶向非必需基因可导致较高的肠道沙门氏菌杀伤效率。

【主编评语】

复杂微生物种群中细菌的靶向选择是控制病原细菌的关键。CRISPR核酸酶在向导RNA的指引下可以靶向细菌基因组中的特定序列，随后在核酸酶的作用下细菌基因组DNA双链断裂进而导致细菌死亡，但这个过程需要一个高效且广泛的宿主传递系统。《Nature Communications》上的一项研究比较了两种递送TevSpCas9核酸酶的方式在靶向杀伤肠道沙门氏菌效率上的影响。结果表明，相比于TevSpCas9核酸酶与接合系统相分离的方式（即核酸酶由质粒表达，接合系统由基因组表达），顺式作用方式（即核酸酶和接合系统由同一个质粒表达）具有更高的接合效率，更好的稳定性以及有效的二次接合作用，且能够在多个sgRNA的介导下实现高效的肠道沙门氏菌的杀伤效率。该研究表明，顺式作用的接合质粒或可作为递送CRISPR核酸酶以靶向杀伤细菌的有效工具。（@EADGBE）

【原文信息】

Efficient inter-species conjugative transfer of a CRISPR nuclease for targeted bacterial killing

2019-10-04, doi: 10.1038/s41467-019-12448-3

肠-甲状腺轴或影响甲状腺癌（观点）

Trends in Endocrinology and Metabolism——[9.777]

① 肠道菌群（GM）可能通过多种机制调控钠-碘转运蛋白（NIS）基因表达，以影响碘摄取，从而与放射性碘（RAI）难治性乳头状甲状腺癌（PTC）存在关联；② 潜在机制包括：LPS和肠病毒激活NF-kB通路，SCFA修饰表观遗传，调控硒摄取、甲状腺球蛋白积累及促甲状腺激素水平，影响突变TP53的朊蛋白样行为等；③ 未来需对PTC和RAI难治性PTC模型以及甲状腺癌患者进行深入研究，以阐明GM与RAI难治性PTC的因果关系，确定相关生物标志物和治疗靶点。

【主编评语】

90%的甲状腺癌为乳头状甲状腺癌，可通过手术联合促甲状腺激素（TSH）抑制和放射性碘治疗，而5%为放射性碘难治性乳头状甲状腺癌，常发生局部进展或转移，生存期少于5年，是癌症治疗的一个巨大挑战。《Trends in Endocrinology & Metabolism》最近发表的观点文章，为肠道菌群与放射性碘难治性乳头状甲状腺癌之间可能具有关联进行举证分析，但两者之间是否存在相互影响的因果关系需要更多的研究证据。（@mildbreeze）

【原文信息】

Gut Microbiome and Radioiodine-Refractory Papillary Thyroid Carcinoma Pathophysiology

2020-04-06, doi: 10.1016/j.tem.2020.03.005

感谢本期日报的创作者：orchid，高春辉，huayang，刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组，勒布朗，爱吃番茄的Mona，EADGBE，7个小矮人和狼外婆，楸楸

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