科学家在深海冷渗漏中发现独特的海洋细菌新品种

科学家在深海冷渗漏中发现独特的海洋细菌新品种文章还提供了令人信服的证据，证明这种新物种广泛参与氮同化，并与促进氮代谢的慢性病毒（噬菌体）共存。细菌的氮循环是一个必不可少的过程，它能释放出氮，用于制造核酸、氨基酸和蛋白质--生命的基石。第一作者郑日宽是中国科学院北京海洋研究所和青岛海洋科学与技术国家实验室的副研究员，他说："直到最近，大多数关于Planctomycetes细菌家族的研究都集中在淡水和浅海环境中的菌株上，因为对深海菌株进行采样和培养存在后勤方面的困难。大多数Planctomycetes细菌都是使用营养不良的生长培养基分离出来的，因此我们想看看使用营养丰富的培养基是否能培养并进一步鉴定这个鲜为人知的家族成员。"使用透射电子显微镜（TEM）观察到的新型细菌Poriferisphaerahetertotrophicis。缩写：缩写：CM，外膜；Pi，细胞质；R，核糖体；N，核仁；ICM，细胞质膜；Py，细胞膜。图片来源：RikuanZheng为了分离出这种新型细菌，研究小组从深海冷渗漏处采集了沉积物样本（已知Planctomycetes细菌栖息于此），然后通过在标准生长培养基中添加抗生素利福平和氮源来促进它们的生长。他们将这些富集的细菌培养在琼脂上，并通过基因测序对单个菌落进行了进一步评估。在这些细菌中，他们发现了一种名为ZRK32的菌株，它的生长速度比其他菌株快，看起来很可能是Poriferisphaera属的成员。为了证实这一点，研究小组比较了该菌株与Poriferisphaera属其他成员之间的基因相似性，发现它可以与Poriferisphaeracorsica区分开来，而Poriferisphaeracorsica是唯一一个有有效公开名称的物种。这表明ZRK32是一个新物种，研究小组建议将其称为Poriferisphaerahetertotrophicis。为了进一步了解这个新物种，研究小组研究了它的生长和繁殖方式。他们发现，与其他Planctomycetes家族成员不同， Poriferisphaerahetertotrophicis在营养丰富的培养基中生长得更好，并且通过出芽机制繁殖。由于Planctomycetes细菌家族在氮循环中发挥着重要作用，研究小组接下来探讨了异养茯苓菌是否也是这种情况。为了验证这一点，他们研究了不同含氮物质--硝酸盐、氨和二氧化氮--对异营养真菌生长的影响。他们发现，以硝酸盐或氨的形式添加氮会促进生长，而以亚硝酸盐的形式添加氮会抑制生长。他们还发现，添加硝酸盐或氨氮会导致新型菌株释放噬菌体--一种感染细菌的病毒。噬菌体在海洋中广泛分布，可以调节宿主细菌的氮代谢。这种被称为噬菌体-ZRK32的噬菌体能够通过促进氮代谢，显著提高异养藻类和其他海洋细菌的生长速度。尽管研究小组的基因分析表明，异养茯苓菌含有代谢硝酸盐和氨的所有必要基因，但长期感染这种噬菌体可能有助于进一步优化氮代谢。"我们的分析表明，菌株ZRK32是一个新物种，它在营养丰富的培养基中生长最好，并在氮的存在下释放出一种噬菌体，"资深作者、中国科学院海洋研究所和海洋科学与技术国家实验室教授孙朝民总结道。"这种噬菌体-ZRK32是一种慢性噬菌体，能在宿主体内存活而不杀死宿主。我们的研究结果为研究扁孢菌的氮代谢提供了一个新的视角，也为研究扁孢菌与病毒之间的相互作用提供了一个合适的模型"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380813.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380813.htm

杀死细菌的病毒：哺乳动物生长的奇特“营养包”

杀死细菌的病毒：哺乳动物生长的奇特“营养包”一项新的研究表明，哺乳动物细胞可能利用噬菌体促进细胞生长和存活，这为噬菌体疗法和人类健康研究提供了新的视角。噬菌体颗粒与哺乳动物细胞相互作用。图片来源：T2Q和巴尔实验室（CC-BY4.0）噬菌体与细菌之间的相互作用众所周知，而细菌与其哺乳动物宿主之间的相互作用可导致一系列共生现象。然而，噬菌体对哺乳动物细胞和免疫过程的影响还不甚了解。研究人员正在使用经过噬菌体处理的人类组织培养细胞，以促进其生长和增殖。图片来源：巴尔实验室（CC-BY4.0）为了研究哺乳动物细胞的免疫反应如何与噬菌体相互作用以及如何通过与噬菌体的相互作用进行调节，研究人员在体外对哺乳动物细胞应用了经过充分研究的噬菌体T4，并使用荧光素酶报告器和抗体微阵列检测分析了细胞反应。不含噬菌体的上清液作为对比对照。研究人员发现，T4噬菌体不会激活DNA介导的炎症通路，但会引发一系列促进细胞生长和存活的信号通路事件。今后还需要进行研究，以确定细胞为何将噬菌体微粒作为资源，以及它们是否通过适应性进化，从这种内化中获益。作者说："这项初步研究为了解噬菌体对哺乳动物系统的影响提供了新的见解，对免疫学、噬菌体疗法、微生物组和人类健康领域具有更广泛的潜在影响。这项工作为了解噬菌体对哺乳动物宿主可能产生的额外益处提供了新的视角。鉴于越来越多地使用噬菌体疗法来治疗耐抗生素感染，这一点尤为重要。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1394585.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1394585.htm

研究人员成功“窃听”病毒间商谈何时潜伏 何时大开杀戒

研究人员成功“窃听”病毒间商谈何时潜伏何时大开杀戒病毒不会死亡，因为从技术上讲，病毒不是活的，但它会停止运作。因此，对于病毒来说，关键的挑战在于决定何时从潜伏模式进入杀戮模式。由普林斯顿大学邦妮-巴斯勒（BonnieBassler）领导的科学家们发现，各种病毒都能感知细菌发出的化学信号，并利用这些信息决定何时从休眠状态转入攻击状态。他们不仅证实了这一机制的广泛应用，还确定了控制这一机制的工具，并通过精密的成像技术观察了病毒感染细胞的行为。四年前，普林斯顿大学生物学家邦妮-巴斯勒（BonnieBassler）和她当时的研究生贾斯汀-西尔佩（JustinSilpe）发现，一种病毒有一个关键优势：它可以窃听细菌之间的交流。具体来说，它可以窃听细菌细胞在达到临界数量时释放的"我们有足够人数！"化学物质。(这种细菌交流过程被称为"数量感应"（quorumsensing），它的最初发现为巴斯勒和她的同事们带来了一系列奖项）。现在，巴斯勒、西尔佩和他们的研究同事发现，数十种病毒会对来自细菌的法定人数感应或其他化学信号做出反应。他们的研究成果最近发表在《自然》杂志上。普林斯顿大学分子生物学施贵宝教授兼分子生物学系主任巴斯勒说："世界上有很多病毒都能监测适当的宿主信息。我们不知道所有的刺激因素是什么，但我们在这篇论文中表明，这是一种常见的机制"。他们不仅证明了这一策略的丰富性，还发现了控制这一策略的工具，并发出信号告诉病毒从寒冷模式转入杀戮模式。左起贾斯汀-西尔佩、格蕾丝-约翰逊、邦妮-巴斯勒、格蕾丝-贝格斯及其研究小组发现，当两种病毒侵入同一个细胞时，它们会利用化学信号来争夺谁能进一步向宿主扩散。图片来源：C.ToddReichart，普林斯顿大学技术信息办公室攻击细菌细胞的病毒被称为噬菌体（或简称噬菌体），它们会附着在细菌细胞表面，并将自己的基因传递到细胞中。不止一种噬菌体可以同时感染一种细菌，只要它们都处于冷冻模式，生物学家称之为溶菌作用。当多个噬菌体在单个细菌中进行冷冻时，就称为多噬菌体发生。在多噬菌体模式下，噬菌体可以共存，让细胞像健康细胞一样一遍又一遍地自我复制，病毒DNA或RNA隐藏在细菌自身的DNA或RNA中，与细胞一起复制。但噬菌体的入侵并不完全是和平的，更像是相互确保的毁灭。这种微妙的缓和关系一直持续到有什么东西触发一个或多个噬菌体进入杀戮模式。研究噬菌体战争的科学家早就知道，对系统的重大破坏--比如高剂量的紫外线辐射、致癌化学物质，甚至一些化疗药物--会让所有常驻噬菌体进入杀戮模式。科学家们认为，这时噬菌体会开始冲刺，争夺细菌的资源，哪种噬菌体跑得最快，哪种噬菌体就会获胜，射出自己的病毒粒子。但巴斯勒的团队发现并非如此。研究小组的博士后助理研究员格蕾丝-约翰逊（GraceJohnson）利用高分辨率成像技术观察了感染了两种噬菌体的单个细菌细胞，并向它们注入了其中一种通用杀灭信号。两种噬菌体都开始行动，撕碎宿主细胞。为了观察结果，约翰逊在每种噬菌体的基因上"涂抹"了特殊的荧光标签，这些标签会根据哪种噬菌体正在复制而亮起不同的颜色。当荧光标签亮起时，她震惊地发现并没有明显的赢家。两者之间甚至没有平分秋色。相反，她看到一些细菌发出一种颜色的光，另一些细菌发出第二种颜色的光，还有一些细菌是混合体--同时产生两种噬菌体。这一过程来得太快，以至于研究团队没有人想到会有三个亚群。约翰逊说："那真是激动人心的一天。我可以看到不同的细胞在进行所有可能的噬菌体生产组合--诱导其中一种噬菌体、诱导另一种噬菌体、同时诱导两种噬菌体。有些细胞没有诱导任何一种噬菌体。另一个挑战是找到一种方法，一次只诱导两种噬菌体中的一种。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373753.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373753.htm

科学家设计CRISPR噬菌体 - 可对细菌实施基因编辑的特殊病毒

科学家设计CRISPR噬菌体-可对细菌实施基因编辑的特殊病毒在自然界中，CRISPR最初是由细菌作为一种防御机制来对付捕食它们的病毒，但在新的研究中，研究人员扭转了局面。他们设计了猎杀细菌的病毒，基础来自于广为人知的噬菌体，特别设计的噬菌体可以针对某些菌株，向它们注入CRISPRDNA，对它们的基因组进行特定编辑。在实验室测试中，这些噬菌体--被命名为T7和lambda--负责向大肠杆菌传递基因，使细菌发出荧光，并改变它们对一种抗生素的抗性。果然，这些变化在细菌身上被看到了，表明它正在发挥作用。在下一个测试中，该团队使用λ噬菌体来运输所谓的胞嘧啶碱基编辑器。这种工具并不切断目标的DNA，而是改变序列中的一个字母，使特定的基因失去活性，使之成为一种更温和的细菌。该研究的主要作者MatthewNethery说："我们在这里使用碱基编辑器作为大肠杆菌中基因的一种可编程的开关。使用这样的系统，我们可以对基因组进行高度精确的单字母改变，而不会出现通常与CRISPR-Cas瞄准有关的双链DNA断裂。"最后的测试被设计为模拟一个更自然的环境，使用一个人造的生态系统（EcoFAB）。这涉及到在一个罐子里装上由沙子和石英组成的合成土壤、一些液体和三种不同类型的细菌，包括大肠杆菌。其目的是测试噬菌体在一个更真实的环境中追捕其目标的能力如何，以及它们是否能从其他物种中分离出大肠杆菌。当λ被引入EcoFAB时，它在编辑大肠杆菌方面取得了相当大的成功，研究小组报告说整个细菌群体的效率高达28%。研究人员说，随着进一步的工作，这种技术最终可以在土壤细菌的大规模基因编辑中找到用途，甚至可能在肠道微生物组中找到。该研究的通讯作者RodolpheBarrangou说："我们认为这是一种帮助微生物组的机制。我们可以对一个特定的细菌进行改变，而微生物组的其他部分仍然不受影响。这是一个可以在任何复杂的微生物群落中采用的概念证明，这可以转化为更好的植物健康和更好的胃肠道健康--对食品和健康具有重要意义的环境。"这项研究发表在《美国科学院院刊》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332127.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332127.htm

猎杀细菌的病毒：噬菌体有助于诊断和治疗尿道炎

猎杀细菌的病毒：噬菌体有助于诊断和治疗尿道炎噬菌体（或简称噬菌体）是一种捕食细菌的病毒。大约一个世纪前，噬菌体作为一种很有前景的抗感染方法出现，但青霉素发明后，对于这种微生物的研究工作就一落千丈。然而，随着细菌对抗生素的抗药性越来越强，噬菌体疗法又重新引起了科学家们的兴趣。现在，苏黎世联邦理工学院和巴尔格里斯特大学医院的研究人员利用噬菌体诊断和治疗膀胱炎和尿路感染（UTI）。导致这些感染的细菌主要有三种：大肠埃希菌、克雷伯氏菌和肠球菌。相反，医生通常会在不知道抗生素是否对病人的菌株有效的情况下开具抗生素处方。在这项新研究中，研究人员开发出了一种更快的方法来找出问题细菌。首先，研究小组对针对这三种细菌的噬菌体进行了基因改造，使它们能让猎物发出光信号。然后，将这些噬菌体置于病人的尿液样本中，在不到四小时的时间内就能找出问题细菌，让医生开出治疗该细菌的最佳抗生素处方。这将改善病人的治疗效果，并降低抗生素耐药性的风险。在另一项研究中，研究小组提高了噬菌体杀死细菌的能力。他们对噬菌体进行了基因工程改造，使其在感染目标后，不仅能产生更多的噬菌体，还能产生称为细菌素的蛋白质。这些蛋白质能有效杀死细菌，尤其是那些对噬菌体产生抗药性的细菌。研究小组说，这些研究共同表明，噬菌体可以帮助缓解超级细菌的增多，提供更有针对性的新治疗方案。抗生素的选择性不强，好细菌和坏细菌都会被消灭。但噬菌体更像狙击手，只攻击特定的细菌。虽然噬菌体疗法在人类中广泛应用还有很长的路要走，但研究小组计划很快在临床试验中对患者进行新疗法的测试。这两项研究发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372771.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372771.htm

看不见的入侵者：科学家在珊瑚共生体的DNA中发现古代病毒

看不见的入侵者：科学家在珊瑚共生体的DNA中发现古代病毒但这是一个令人惊讶的发现，因为大多数RNA病毒并不以将自己嵌入它们所感染的生物体的DNA中而闻名。研究表明，内源性病毒元素，或EVEs，广泛出现在珊瑚共生体的基因组中。这些单细胞藻类被称为甲藻，生活在珊瑚体内，并为它们提供戏剧性的色彩。EVE的发现强调了最近的观察，即除逆转录病毒以外的病毒可以将其遗传密码的片段整合到其宿主的基因组中。海洋生物学家对Pocillopora珊瑚的珊瑚礁进行采样。莱斯大学和俄勒冈州立大学的研究人员对珊瑚进行了研究，并在其共生体的基因组中发现了非逆转录病毒的片段，这可能是数百万年前感染的结果。"那么它为什么会出现在那里呢？"研究的共同作者、莱斯大学的AdrienneCorrea问道。"这可能只是一个意外，但是人们开始发现这些'意外'比科学家以前认为的要频繁，而且它们在各种宿主中都被发现，从蝙蝠到蚂蚁到植物到藻类。"一种RNA病毒出现在珊瑚共生体中也是一个惊喜。"这就是使这个项目对我来说如此有趣的原因，"研究的主要作者AlexVeglia说，他是Correa研究小组的一名研究生。"根据我们所知道的，这种病毒真的没有理由出现在共生体的基因组中。"这项研究得到了塔拉海洋基金会和国家科学基金会的支持，由俄勒冈州立大学的两位科学家，博士后学者KaliaBistolas和海洋生态学家RebeccaVegaThurber领导。这项研究提供了线索，可以帮助科学家更好地了解病毒对珊瑚礁健康的生态和经济影响。莱斯大学研究生AlexVeglia和海洋生物学家AdrienneCorrea共同领导了一项研究，在珊瑚共生体的基因组中发现了非逆转录病毒的片段。资料来源：莱斯大学研究人员没有在过滤后的海水样本中或在无甲藻的石珊瑚、水珊瑚或水母的基因组中发现来自RNA病毒的EVEs。但是EVEs在从几十个珊瑚礁地点收集的珊瑚共生体中普遍存在，这意味着致病病毒曾经--而且可能仍然--对其目标宿主很挑剔。"地球上的病毒有很大的多样性，"Correa说，包括逆转录病毒在内的病毒有很多方式通过感染宿主进行复制。"我们的研究很酷的一个原因是这种RNA病毒不是一种逆转录病毒，鉴于此，你不会期望它能整合到宿主的DNA中。"莱斯大学研究生AlexVeglia为莱斯大学和俄勒冈州立大学的研究人员的一项研究对珊瑚进行采样，该研究在珊瑚共生体的基因组中发现了非逆转录病毒的片段。背景是莱斯大学海洋生物学家AdrienneCorrea。Correa说："在相当长的几年里，我们在珊瑚群中看到了大量的病毒，但很难确定它们感染的是什么，因此，这可能是我们拥有的关于珊瑚群相关病毒的实际宿主的最好、最具体的信息。现在我们可以开始问，为什么共生体保留了那个DNA，或部分基因组。为什么它在很久以前没有丢失？"EVEs已经保存了数百万年，这一发现表明它们可能以某种方式对珊瑚共生体有益，并且有某种机制驱动EVEs的基因组整合。Veglia说："接下来我们可以有很多途径，比如这些元素是否被用于甲藻内的抗病毒机制，以及它们如何可能影响珊瑚礁的健康，特别是当海洋变暖时，"。"如果我们面对的是海水温度的上升，那么共生藻类物种是否更有可能包含这种内源性的病毒元素？在它们的基因组中拥有EVE，是否会提高它们抵御当代RNA病毒感染的几率？在另一篇论文中，我们表明，当珊瑚经历热应力时，RNA病毒的感染增加。所以有很多移动的部分。而这是这一难题的另一个很好的部分。"Correa说："我们不能假设这种病毒有负面作用。但与此同时，它看起来确实在这些温度压力条件下变得更有生产力"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367503.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367503.htm