腸内マイクロバイオームにおける細菌のゲノムDNAの大規模なカプシド媒介動員
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腸内マイクロバイオームにおける細菌のゲノムDNAの大規模なカプシド媒介動員
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.15.623857v2
View ORCID ProfileTatiana Borodovich, View ORCID ProfileJason S. View ORCID ProfileJason
S. Wilson, View ORCID ProfilePavol Bardy, Muireann Smith, Conor Hill, View ORCID ProfileEkaterina V. Khokhlova, Bianca Govi, View ORCID ProfilePaul C.M. Fogg, View ORCID ProfileColin Hill, View ORCID ProfileAndrey N. Shkoporov
doi: https://doi.org/10.1101/2024.11.15.623857
本論文はプレプリントであり、査読による認証を受けていません[これはどういう意味でしょうか]。
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要旨全文情報/履歴メトリクスプレビューPDF
要旨
ここでは、ヒト腸内細菌叢のような複雑な微生物群集における、ウイルスまたはウイルス様キャプシドによる細菌DNAのパッケージングと動員を研究するための新しいアプローチを紹介する。バクテリオファージ（ファージ）粒子や遺伝子導入剤（GTA）は、そのキャプシドの構造的特性により、パッケージングできる宿主DNAの長さに制約を受ける。その結果、あるウイルスキャリアに関連するDNA断片の長さの分布は狭くなる。フルゲノムサイズのリードを用いて、無傷のキャプシドにパッケージされた単一DNA分子の1分子ナノポアシークエンシングを行うことで、パッケージされた個々のDNA分子の正確な長さと同一性、および特定の細菌宿主やウイルス様病原体との関連を明らかにすることができる。本研究で開発されたアプローチは、よく特性化されたトランスダクションファージとGTA様エレメントの選択を用いて検証され、その後、3人の健康なヒトドナーの糞便マイクロバイオームにおける細菌DNAカプセル化の研究に適用された。
ウイルスやウイルス様粒子による細菌DNAのカプセル化はマイクロバイオームで広く行われているようで、腸内ビロームのカプシドパッケージDNAの最大5.4%が細菌（非プロファージ）由来であった。一般化されたトランスダクションとGTA活性は、Ospillospiraceae科とRuminococcaceae科（Faecalibacterium属、Gemmiger属、Onthomonas属）に特に多く、一方、Bacteroides属では横方向のトランスダクションの例が観察された。さらに、様々な高好気性嫌気性細菌においてプロファージの誘導が観察された。
腸内細菌叢におけるカプシドを介したDNAパッケージングの生物学的意義や、群集構造、生態学的時間スケールでの進化、有益・有害遺伝子の拡散における役割、さらには消化器疾患における役割の可能性を理解するためには、さらなる研究が必要である。
利益相反声明
著者らは利益相反がないことを宣言している。
著作権 このプレプリントの著作権者は著者／資金提供者であり、bioRxivにプレプリントの永続的な表示ライセンスを許諾している。bioRxivおよびmedRxivは、以下の寛大な財政支援に感謝します：
Chan Zuckerberg Initiative、Cold Spring Harbor Laboratory、Sergey Brin Family Foundation、California Institute of Technology、Centre National de la Recherche Scientifique、Fred Hutchinson Cancer Center、Imperial College London、Massachusetts Institute of Technology、Stanford University、University of Washington、Vrije Universiteit Amsterdam。
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投稿日：2024年11月17日
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