哈佛和麻省理工学院科学家发现肠道中能破坏胆固醇的微生物

哈佛和麻省理工学院科学家发现肠道中能破坏胆固醇的微生物 研究发现，在胆固醇水平降低的人群中，有多种细菌能代谢胆固醇。肠道微生物群的变化与一系列疾病有关，如 2 型糖尿病、肥胖症和炎症性肠病。现在，麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所以及麻省总医院的一个研究小组发现，肠道中的微生物也可能影响心血管疾病。在发表于《细胞》（Cell）杂志的一项研究中，研究小组确定了在肠道中消耗胆固醇的特定细菌种类，它们可能有助于降低人体内的胆固醇和心脏病风险。拉姆尼克-泽维尔实验室、布罗德代谢组学平台的成员和合作者分析了弗拉明汉心脏研究（Framingham Heart Study）1400 多名参与者的代谢物和微生物基因组。研究小组发现，一种名为"颤螺旋菌"（oscillibacter）的细菌会吸收并代谢周围环境中的胆固醇，肠道中这种微生物含量较高的人胆固醇水平较低。他们还确定了这种细菌可能用来分解胆固醇的机制。这些结果表明，以特定方式操纵微生物组的干预措施有朝一日可能有助于降低人体内的胆固醇。这些发现还为更有针对性地研究微生物组的变化如何影响健康和疾病奠定了基础。泽维尔是布罗德研究所的核心成员、免疫学项目主任和传染病与微生物组项目联合主任。他还是哈佛医学院和麻省总医院的教授。泽维尔实验室的博士后研究员李晨皓和研究科学家马丁-斯特拉扎尔是这项研究的共同第一作者。在过去的十年中，其他研究人员发现了肠道微生物组的组成与心血管疾病因素之间的联系，如人的甘油三酯和餐后血糖水平。但科学家们还无法针对这些联系采取治疗措施，部分原因是他们对肠道内的代谢途径缺乏全面的了解。在这项新研究中，布罗德团队更全面、更详细地了解了肠道微生物对新陈代谢的影响。他们将枪式元基因组测序技术与代谢组学技术相结合，枪式元基因组测序技术能分析样本中所有微生物的DNA，代谢组学技术能测量数百种已知和数千种未知代谢物的水平。他们利用这些工具研究了弗雷明汉心脏研究的粪便样本。斯特拉扎尔说："项目成果强调了高质量、经过整理的患者数据的重要性。这使我们能够注意到那些非常微妙且难以测量的效果，并直接对其进行跟踪。"这种方法发现了微生物与代谢特征之间的 16000 多种关联，其中有一种关联特别强烈：与缺乏相关属种细菌的人相比，体内有几种颤螺旋菌属细菌的人胆固醇水平较低。研究人员发现，该属细菌在肠道中的数量惊人，平均每 100 个细菌中就有 1 个。研究人员随后想弄清微生物分解胆固醇的生化途径。为此，他们首先需要在实验室中培养这种生物。幸运的是，实验室多年来一直在收集粪便样本中的细菌，为此他们建立了一个独特的菌种库，其中也包括颤螺旋菌。在成功培育出这种细菌后，研究小组利用质谱法确定了细菌中胆固醇代谢最可能产生的副产品。这使他们能够确定细菌降低胆固醇水平的途径。他们发现，细菌将胆固醇转化为中间产物，然后再由其他细菌分解并排出体外。接下来，研究小组利用机器学习模型确定了负责这种生化转换的候选酶，然后在实验室中的某些颤螺旋菌中检测到了这些酶和胆固醇分解产物。研究小组发现了另一种肠道细菌 - 产粪甾醇真杆菌（Eubacterium coprostanoligenes），它也有助于降低胆固醇水平。这种细菌携带一种基因，科学家们此前已经 先前已经证明参与胆固醇代谢。在新的研究中，研究小组发现，Eubacterium 可能与Oscillibacter对胆固醇水平有协同作用，这表明，研究细菌物种组合的新实验可能有助于揭示不同微生物群落如何相互作用影响人类健康。人类肠道微生物组中的绝大多数基因仍未定性，但研究小组相信，他们在确定胆固醇代谢酶方面取得的成功，为发现受肠道微生物影响的其他类似代谢途径铺平了道路，这些代谢途径可以作为治疗靶点。"有许多临床研究试图进行粪便微生物组转移研究，但对微生物之间以及微生物与肠道之间如何相互作用却不甚了解，"李说。"我们希望先退一步，专注于一种特定的微生物或基因，我们就能系统地了解肠道生态学，并提出更好的治疗策略，比如针对一种或几种微生物进行治疗。""由于肠道微生物组中存在大量功能未知的基因，我们预测代谢功能的能力还存在差距，"他补充说。"我们的工作强调了肠道微生物可能改变其他固醇代谢途径的可能性。我们可能会有很多新发现，这些发现将使我们更接近于从机理上理解微生物是如何与宿主相互作用的。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

中国科学家发现让茶叶口感更佳的秘密

中国科学家发现让茶叶口感更佳的秘密 研究表明，茶叶的品质不仅取决于茶树的品种，还取决于茶树根部的微生物，改变这些微生物群落可以提高氨基酸含量，从而显著改善茶叶品质。"通过微生物组学研究，我们在不同品质的茶树根部发现了微生物群落的显著差异，尤其是与氮代谢相关的微生物，"中国福建农林大学的许通达说。"最关键的是，通过从优质茶树根系中分离和组装合成微生物群落，我们成功地显著提高了不同茶树品种的氨基酸含量，从而改善了茶叶品质"。这张照片显示的是中国福建武夷山的茶山茶叶栽培的挑战和微生物解决方案中国拥有丰富的茶树遗传资源。但是，研究人员解释说，通过分子遗传育种方法提高茶叶品质具有挑战性。人们有兴趣寻找其他方法来改造和提高茶叶品质，或许包括使用微生物制剂。早先的研究表明，生活在植物根部的土壤微生物会影响植物吸收和利用养分的方式。在新的研究中，研究人员希望进一步了解根部微生物对茶叶品质的具体影响。他们发现，茶叶根部的微生物会影响其对氨的吸收，进而影响茶氨酸的产生，而茶氨酸是决定茶叶口感的关键。他们还发现，不同茶叶中定植的微生物存在差异。通过比较茶氨酸含量不同的茶叶品种，他们确定了一组微生物，这些微生物有望改变氮代谢，提高茶氨酸的含量。接下来，他们构建了一个被称为"SynCom"的合成微生物群落，该群落与一种名为"Rougui"的高丙氨酸茶叶品种的微生物群落非常相似。当他们将 SynCom 应用于茶叶根部时，发现它提高了茶氨酸的水平。这种微生物还能让拟南芥这种常用于基础生物学研究的植物更好地耐受低氮条件。对农业的广泛影响该研究的合著者唐文新说："人们最初对从优质茶树根部提取的合成微生物群落的期望是提高劣质茶树的品质。然而，我们惊讶地发现，合成微生物群落不仅能提高低品质茶树的品质，还能对某些高品质茶叶品种产生显著的促进作用。而且，这种效果在低氮土壤条件下尤为明显"。这张照片显示的是中国福建武夷山的茶山研究结果表明，合成微生物群落可以改善茶叶的品质，尤其是在缺氮的土壤条件下生长的茶叶。由于茶树需要大量的氮，这一发现有助于减少化肥的使用，同时提高茶树的品质。这些发现可能会对更广泛的农作物产生重要影响。"根据我们目前的实验结果，加入 SynCom21 微生物群落不仅改善了不同茶叶品种对铵态氮的吸收，还增强了拟南芥对铵态氮的吸收，"许说。"这表明，SynCom21的铵态氮吸收促进功能可能适用于各种植物，包括其他作物。"例如，它可以培育出品质更好的水稻，包括蛋白质含量更高的水稻。他们现在计划进一步优化 SynCom，并评估其在田间试验中的应用。他们还希望进一步了解根部微生物如何影响茶树的其他次生代谢物。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生

科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生 黄曲霉菌对在蜂群中生存有独特的适应性。资料来源：Ling-Hsiu Liao西方蜜蜂（Apis mellifera ）以蜜蜂"面包"的形式储存大量食物，作为蜂群的主要营养。这种营养丰富的食物尽管呈酸性且含水量低，却能吸引各种微生物。此外，蜜蜂面包上还涂有蜂胶这种抗菌物质，为微生物的生存创造了一个具有挑战性的环境。尽管蜂巢中的面包不适合蜜蜂食用，但蜂巢中的微生物群包括多种细菌和真菌，它们对蜜蜂食物的准备、储存和消化非常重要。贝伦鲍姆（IGOH/GEGC/GNDP）实验室的研究生丹尼尔-布什（Daniel Bush）说："大多数关于蜜蜂面包的研究都集中在细菌上，人们认为真菌并没有发挥很大的作用，因为细菌让面包对真菌来说太不友好了。在与真菌学家交谈后，我怀疑事实并非如此，于是我开始证明真菌能够成功地在蜜蜂面包中生存。"在这项研究中，研究人员使用了三种黄曲霉菌株：一种是蜂巢中没有的菌株，一种是从伊利诺伊州中部的蜂巢中分离出来的菌株，还有一种是从感染了石蒜病的蜜蜂群中分离出来的致病菌株。他们首先测试了菌株对 pH 值和温度的反应是否存在差异。之所以研究后者，是因为蜂巢全年的温度都高于外部环境，这对许多微生物来说都是一个挑战。虽然这些菌株都能在不同的温度范围内生长，但它们在不同的 pH 值条件下生长差异明显。从蜂巢中分离出来的菌株能够承受低 pH 值，而其他两种菌株则不能。这些菌株还在不同的日照电位（衡量可用水分的多少）和对蜂胶的反应条件下进行了测试。布什说："我们看到，来自蜂巢的菌株能够应对来自菌落特定来源的极端环境压力。有趣的是，它能够处理蜂胶，而蜂胶被认为具有杀菌特性。"为了更好地了解与蜂巢相关的真菌物种是如何适应环境的，研究人员还对黄曲霉菌株进行了测序，发现它有几种基因突变，能够耐受蜜蜂面包环境的恶劣条件。布什说："我们认为，这些迹象表明，真菌有一定程度的适应性，可以帮助它与蜜蜂共同生活。我们怀疑这两种生物之间存在某种互利关系，但我们还没有找到足够的证据。"研究人员现在希望研究这种真菌在蜜蜂生命周期中对不同成分的蜜蜂面包的作用。他们希望，他们的研究工作能够揭示，常规用于保护蜂巢的杀真菌剂将如何影响这些微生物。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现能中和流感病毒的新型抗体

科学家发现能中和流感病毒的新型抗体 匹兹堡大学医学院的霍利-西蒙斯（Holly Simmons）领导的研究人员发现了一种新型抗体，这种抗体在中和各种类型的流感病毒方面显示出潜力。这一重大进展最近发表在《PLOS Biology》杂志上，它可能有助于制造出更普遍有效的流感疫苗。流感疫苗会促使免疫系统产生抗体，这种抗体可以与入侵流感病毒外部的一种叫做血凝素的病毒蛋白结合，阻止它进入人体细胞。不同的抗体会以不同的方式与血凝素的不同部分结合，而血凝素本身也会随着时间的推移而发生变化，从而导致能够躲避旧抗体的新流感病毒株的出现。每年都会根据对最主要毒株的预测提供新的流感疫苗。广泛的研究工作正在为开发能更好地同时抵御多种毒株的流感疫苗铺平道路。许多科学家都在研究能同时抵御被称为 H1 和 H3 的流感亚型的抗体。人类对流感病毒产生趋同的 H1N1-H3N2 中和抗体反应。面板来自 Simmons 等人报告的结构（Xu 等人的受体啮合模型 PDB 7TRH、7RRI 和 3UBE）。图片来源：Kevin McCarthy(CC-BY 4.0)西蒙斯及其同事在这项工作中发现了一个特殊的挑战在某些 H1 菌株中，组成血凝素的结构单元序列发生了微小的变化。某些能中和 H3 的抗体也能中和 H1，但如果 H1 的血凝素有这种变化（即 133a 插入），则不能中和 H1。现在，通过对患者血液样本进行一系列实验，研究人员发现了一类新型抗体，这种抗体能够中和某些H3菌株和某些有或没有133a插入物的H1菌株。独特的分子特征使这些抗体有别于其他能够通过其他途径交叉中和 H1 和 H3 菌株的抗体。这项研究扩大了可能有助于开发通过各种分子机制实现更广泛保护的流感病毒的抗体清单。此外，越来越多的证据表明，目前最常见的流感疫苗制造方法是在鸡蛋中培育，而这项研究支持放弃这种方法。作者补充说："我们需要每年接种流感病毒疫苗，以跟上病毒不断进化的步伐。我们的研究表明，激发更广泛的保护性免疫的障碍可能低得出奇。只要有一系列正确的流感病毒暴露/接种，人类就有可能产生强大的抗体反应，中和不同的 H1N1 和 H3N2 病毒，为设计改良疫苗开辟了新的途径"。 ... PC版： 手机版：

科学家发现制作不同颜色蓝纹奶酪的方法

科学家发现制作不同颜色蓝纹奶酪的方法 左侧。Pencillium roqueforti（野生型在最右侧）产生的颜色菌株光谱。右侧。使用该真菌的原始菌株（深蓝绿色）或新颜色菌株（红眉毛、亮绿色、白化）制作的奶酪横截面。资料来源：诺丁汉大学色彩变化背后的科学全世界都在使用青霉菌生产蓝纹奶酪，如斯蒂尔顿、洛克福尔和戈贡佐拉。其独特的蓝绿色和风味来自真菌生长形成的色素孢子。真菌生物学教授保罗-戴尔博士领导的研究小组利用生物信息学、定向基因缺失和异源基因表达相结合的方法，了解了蓝绿色色素的产生方式。研究人员发现，蓝色色素是通过生化途径逐渐形成的，从白色开始，逐渐变成黄绿色、红褐粉红色、深褐色、浅蓝色，最后变成深蓝绿色。研究小组随后利用一些经典的食品安全（非转基因）技术，在某些环节上"阻断"了这一途径，从而创造出具有新颜色的菌株，可用于奶酪生产。保罗-戴尔博士。资料来源：诺丁汉大学奶酪口味和外观的创新戴尔博士说："我们对奶酪真菌的兴趣已经有 10 多年了，传统上，当生产霉变奶酪时，我们会得到蓝纹奶酪，比如斯蒂尔顿（Stilton）、洛克福（Roquefort）和戈尔贡佐拉（Gorgonzola），这些奶酪使用的是蓝绿色的固定真菌菌株，我们想知道的是能否开发出具有新口味和新外观的新菌株。方法是诱导真菌进行有性生殖，因此我们第一次能够产生各种具有新口味的菌株，包括诱人的新的温和口味和浓郁口味。然后，我们又为其中一些新菌株制作了新的彩色版本。"彩色衍生物。资料来源：诺丁汉大学研究小组用新的颜色菌株制作出奶酪后，便使用实验室诊断仪器来观察奶酪的味道。戴尔博士说："我们发现，它们的味道与最初的蓝色菌株非常相似。有细微的差别，但不是很大。有趣的是，当我们制作出一些奶酪后，我们与来自全校的志愿者进行了一些品尝试验，我们发现，当人们品尝浅色菌株时，他们认为它们的味道更温和，深色菌株的味道更浓郁。同样，对于偏红棕色和浅绿色的大麻，人们认为它们带有水果香味，而实验室仪器显示它们的味道非常相似。这表明，人们确实不仅通过品尝，还通过视觉来感知味道"。未来发展和商业前景该团队包括首席研究生马特-克莱尔（Matt Cleere），现在将与诺丁汉郡和苏格兰的奶酪生产商合作，生产出新颜色的蓝纹奶酪。此外，还成立了一家名为Myconeos的大学衍生公司，以研究这些菌株是否可以商业化。戴尔博士补充说："我个人认为，人们在食用这些新奶酪时会有一种非常满足的感官享受，希望能吸引一些新人进入市场。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新研究揭示了红茶菌的降脂功效

新研究揭示了红茶菌的降脂功效 最近的一项研究发现，红茶菌中的微生物会影响一种模式蠕虫肠道中的脂肪代谢，其影响方式与禁食对代谢的影响相似。这项研究由北卡罗来纳大学教堂山分校的罗伯特-道恩及其团队完成，最近发表在《PLOS 遗传学》杂志上。红茶菌是一种加糖的发酵茶饮料，近来大受欢迎，部分原因是它被认为对健康有益，如降血压、预防癌症、防止新陈代谢疾病和肝脏毒素。据信，这些益处来自于饮料中的益生微生物及其对新陈代谢的影响，但相关的健康声称尚未在人体中得到充分研究。Dowen 的研究小组通过给线虫模型喂食红茶菌中的微生物来研究它们如何影响新陈代谢。研究人员发现，酵母和细菌在蠕虫的肠道中定植，并产生与禁食期间类似的新陈代谢变化。微生物改变了参与脂肪代谢的基因的表达，导致更多的蛋白质分解脂肪，更少的蛋白质形成一种叫做甘油三酯的脂肪分子。这些变化共同减少了蠕虫体内的脂肪储存。小批量红茶菌在实验室发酵的图片。图片来源：Elizabeth Poindexter，联合国大学教堂山分校研究生院，CC-BY 4.0这项新成果让人们了解到红茶菌中的益生菌是如何重塑模式蠕虫物种的新陈代谢的，并为这些微生物可能如何影响人类新陈代谢提供了提示。但作者指出，这些发现似乎与所报道的红茶菌对人类健康的益处相一致，并可能为今后在辅助保健方法中使用这种饮料提供信息。作者补充说："我们惊讶地发现，与其他饮食相比，食用含有红茶菌中益生菌的饮食的动物脂肪积累减少，甘油三酯水平降低，脂滴（一种储存细胞脂质的细胞器）变小。这些发现表明，即使在营养充足的情况下，红茶菌中的微生物也会在宿主体内引发一种"类似禁食"的状态。"这项工作得到了美国国立卫生研究院（NIGMS）的 T32GM007092 号基金、美国国立卫生研究院（NCCIH）的 F31AT012138 号基金和美国国立卫生研究院（NIGMS）的 R35GM137985 号基金的支持。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1371/journal.pgen.1011003 ... PC版： 手机版：