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中国儿童的短双歧杆菌比较基因组学和基因-性状匹配分析

微生态与分子药理 2022-10-08 10:45 发文

01  文章背景简介  

双歧杆菌是结肠中的共生微生物之一,也是人类出生后最早定植在其肠道的细菌之一,它与维持肠道健康有关。双歧杆菌的有益作用包括增强肠道屏障、抑制病原体、免疫系统调节和营养补充,以及对宿主代谢的增强和扩张。在婴儿,特别是新生儿的肠道微生物组成中,双歧杆菌,特别是短双歧杆菌、长双歧杆菌和双膜双歧杆菌占很大比例。

短双歧杆菌不仅常见于新生儿粪便中,还经常从母乳和阴道中被分离出来。该物种是在比较和功能基因组学的研究中被研究得最广泛的双歧杆菌之一。

短双歧杆菌对生态的成功适应得益于其糖分解代谢,它可以利用植物糖类、多糖、低聚糖和单糖,这体现了其利用碳水化合物的灵活性。碳水化合物的利用可能与某些菌株的生态位有关,例如,从母乳喂养婴儿中分离的一些短双歧杆菌菌株表现出代谢2’-焦糖(2’-FL)的能力,这是人乳低聚糖(HMOS)中的主要成分。此外,短双歧杆菌已作为益生菌被用于功能食品和药物中。与抗生素耐药性相关的安全问题值得关注。

2020年5月11日,江南大学Rui Liu等人在《Food Bioscience》(食品科学与技术二区, IF=5.846)上发表了题为“Comparative genomics and gene-trait matching analysis of Bififidobacterium breve from Chinese children”的文章。在这项研究中,作者们分析了从中国儿童体内分离的短双歧杆菌的基因组多样性,并进一步从基因型和表型上比较其碳水化合物的利用和抗生素耐药性。这些分析有助于更好地了解不同短双歧杆菌菌株的生理特性和代谢特性,以指导特定菌株的筛选和应用。

02 所用到的主要方法

1. 菌株的分离及16SrRNA序列分析

2. 测序以及基因组组装

3. 基因组特征的预测

4. 比较基因组学分析

5. 泛基因组和核心基因组分析

6. 系统发育分析

7. 短乳杆菌菌株碳水化合物利用及抗生素抗性的基因-表型匹配分析

03 文章主要内容摘要

短双歧杆菌是儿童的优势双歧杆菌之一。在本研究中,作者们采用全基因组测序和比较基因组学方法对中国儿童粪便样本中分离的46株短双歧杆菌进行了分析,探讨了其遗传多样性,并对碳水化合物利用和抗生素耐受性进行了基因型和表型分析。作者们发现这46株菌的系统发育树与区域、年龄和摄食方式无关,在遗传水平上,碳水化合物和抗生素的聚类没有任何规律性。通过基因型-表型相关分析,糖基水解酶的多样性和菌株对碳水化合物的代谢能力证实了短双歧杆菌在儿童肠道中的优势。同时,菌株对抗生素的敏感性增加了对其遗传特征的认识,并为安全性评价提供了潜在的基础。

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