Nature Microbiology：人体肠道菌群中抗菌肽的最新研究
匈牙利科学院生物研究中心Bálint Kintses等人于2018年12月17日在《Nature Microbiology》上发表题目为《Phylogenetic barriers to horizontal transfer of antimicrobial peptide resistance genes in the human gut microbiota》的文章。该研究系统的分析了肠道微生物组中抗菌肽抗性和抗生素抗性基因的流动性的对比，结果表明由于与新宿注细胞的功能不相容，抗菌肽抗性水平受到系统发育障碍的限制。
研究摘要
人体肠道微生物群已适应抗菌肽（AMP）的存在，抗菌肽是免疫防御的古老组成部分。尽管其具有医学重要性，但尚不清楚肠道微生物组中的AMP抗性基因是否可用于细菌物种之间的遗传交换。
在这里，我们表明AMP抗性和抗生素抗性基因的动员模式及与新细菌宿主的功能兼容性不同。首先，尽管AMP抗性基因在肠道微生物组中广泛存在，但它们的水平转移率低于抗生素抗性基因的水平转移率。其次，肠道微生物群培养和功能宏基因组学研究表明，源自系统发育上遥远的细菌的AMP抗性基因在大肠杆菌（一种本质上易感的物种）中赋予抗性的可能性有限。总之，与新细菌宿主的功能兼容性成为限制AMP抗性基因的遗传交换的关键因素。最后，我们的研究结果表明AMPs诱导人类微生物群组成的高度特异性变化，并对疾病风险产生影响。
文中主要图片说明
图1 | 与抗生素抗性基因相比，AMP抗性基因在人肠道微生物组中的转移频率较低。a，检测到的水平转移（即存在于移动基因库中）的AMP抗性基因（AMP，红色条）和抗生素抗性基因（AB，蓝色条）的百分比。b，独特的移动AMP抗性基因正如抗生素抗性基因一样参与了许多种间转移事件。c，AMP和抗生素抗性基因的移动基因库的网络表示。d，与抗生素抗性基因（2,163中的1,867个）相比，有较少的AMP抗性基因（137个中的46个）与人类微生物组中天然存在的质粒序列具有紧密的同源性。e，与抗生素抗性基因相比，在人微生物组中发现质粒编码的个体AMP抗性基因的同源物显著更少。
图2 | 在大肠杆菌中，同抗生素抗性相比，来自人肠道微生物群的短基因组片段具有更少的AMP抗性。a，与11个常规小分子抗生素（AB，蓝色条）相比，使用12个AMP（红色条）的宏基因组文库的功能选择导致明显不同的DNA重叠群。b，AMP抗性（红色条）和抗生素抗性重叠群（蓝色条）的门水平分布（％）。
图3 | 培养表明来自肠道微生物群的短基因组DNA片段将AMP抗性转移至大肠杆菌的潜力有限。a，培养的微生物群和原始粪便样品（Faecal 7混合物）的多样性。b，基于未加权UniFrac距离的主坐标分析图，分离AMP和抗生素抗性和未处理的微生物群落。c，科水平上未处理的抗生素和抗生素抗性微生物群之间的差异丰度分析。d，源自它们的抗性肠道细菌和抗性DNA重叠群的门级分布。
图4 | AMP抗性DNA片段提供宿主依赖性表型效应。a，与抗生素抗性DNA片段（ABs，蓝色条）相比，在大肠杆菌和肠道沙门氏菌中都具有抗性的AMP抗性DNA片段（AMPs，红色条）比例较低，这表明AMP的物种间保护较弱抗性表型。b，来自P. merdae的lpxF直向同源物和先前表征的来自Francisella novicida的全功能lpxF（标记为lpxF *）将ΔlpxM大肠杆菌的净负表面电荷降低至在相似的程度上，接近表达其天然lpxF的野生型拟杆菌菌株（BT）的水平。c，LpxFa增加ΔlpxM和野生型大肠杆菌的多粘菌素B抗性仅为五倍（深色和浅绿色条）（n = 3），与来自F. novicida的LpxF（标记为lpxF *）的程度相同（n = 3）。相比之下，lpxF在其原始宿主B.thetaiotaomicron（标记为lpxF **）中提供了多粘菌素B抗性增加5,000倍。
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