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霍乱细菌一口气可以窃取多达150个基因

霍乱弧菌利用其T6SS与水生环境中的其他细菌竞争并获得新的遗传物质,病原体吸收并交换其自身基因组的某些部分。这种“水平基因转移”模式导致快速进化和病原体出现。病原体霍乱弧菌自1817已经引起七大霍乱大流行,并根据目前世界卫生组织的数据,但每年仍导致10多万人,并感染可达400万人,主要是在贫困或欠发达国家。

现在,Blookesch的小组发现了霍乱弧菌在一次攻击中可以窃取的DNA范围:超过150,000个核酸碱基对,或一次大约150个基因(霍乱细菌总共携带约4,000个基因)。研究人员通过对从附近细菌中窃取DNA之前和之后的近400种霍乱弧菌菌株的整个基因组进行测序,计算出了这个数字。

先前的研究试图通过喂给它们大量纯化的DNA来确定有多少DNA感受态细菌可以吸收并整合到其基因组中。但是,这不能反映细菌生存和运行的自然条件,因为环境中缺乏大量的游离DNA。霍乱弧菌的T6SS介导的DNA窃取使细菌能够获得新近释放的长DNA片段。这种细菌的行为与细菌通常生活在海洋和河口的几丁质表面(例如贝壳)紧密相关。

为了解决这个问题,EPFL研究人员在几丁质共培养中研究了两种无关的(非克隆)霍乱弧菌菌株。这使他们能够在更自然的条件下确定两种菌株之间DNA交换的频率和程度。

这项由博士生NoémieMatthey领导的研究发现,携带功能性和几丁质诱导性T6SS系统的霍乱弧菌菌株比不携带细菌的霍乱弧菌更有效地转移DNA。捕食性细菌从其被杀死的猎物中获得了较大的基因组区域-多达上述150,000个碱基对。

作者得出结论,霍乱弧菌的环境“生活方式”能够以足够的编码能力交换遗传物质,从而可以显着加速细菌的进化。

Blokesch说:“这一发现与细菌进化有关。”“这表明环境细菌可能共享一个共同的基因库,这可能使它们的基因组高度灵活,并且微生物易于快速适应”。

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