前噬菌体在人类口腔共生菌持久性中的重要性

关键字

口腔微生物组，Prophage

简短的评论

新一代测序技术揭示了人类相关微生物组中噬菌体(噬菌体)的惊人丰度和多样性[1，2］．噬菌体，无论是可溶性的还是温带的，都被认为是人类微生物群落中不可缺少的组成部分，根据我们对环境微生物群落中噬菌体-细菌相互作用的理解，它们可能影响细菌生理，调节口腔微生物群落。然而，由于已成功分离和鉴定的噬菌体数量有限，缺乏关于细菌-噬菌体相互作用以及噬菌体在人体微生物组，特别是口腔微生物组中的生理和生态作用的经验数据。

在最近的一项研究中，我们报道了xhp1的特征，这是一种新的线性质粒样前噬菌体，基于对人类口腔共生分离物，溶牙放线菌亚sp的基因组分析。放线菌菌株XH001。可诱导xhp1前噬菌体再次感染xhp1治愈的XH001。xhp1的自发诱导，特别是在生物膜形成过程中，导致细菌宿主亚群的裂解和促进生物膜组装的eDNA的释放[3.］．这是第一个从人类口腔微生物组中鉴定出线性质粒样前噬菌体的报道，也是第一个显示前噬菌体对人类口腔共生细菌生物膜形成影响的证据，这可能有助于细菌在口腔内的持久性。

线性质粒样前噬菌体是非常独特的，目前，只有少数来自细菌的这种噬菌体的例子是已知的，包括研究得最好的线性质粒样前噬菌体N15 [4]大肠杆菌。有趣的是，与其他已知的编码端粒酶来复制其基因组的线性质粒样前噬菌体不同，xhp1可能使用一种不同的机制来复制其线性基因组，通过末端蛋白启动的DNA合成和随后的内溶核处理，这导致xhp1线性基因组中有一个游离的末端3 ' -突起。系统发育分析还揭示了xhp1与其他线性质粒样噬菌体之间有限的相似性，这表明xhp1可能属于一个独特的噬菌体组。在人类口腔微生物组中发现这种独特的线性质粒样噬菌体反映了宏基因组研究揭示的噬菌体类型的惊人多样性。

温带噬菌体对环境细菌生理的影响，以及某些致病细菌在感染期间的致病性，已得到充分的记录[5］．温带噬菌体已被证明在感染期间通过多种机制促进细菌适应，包括溶原转化、毒素产生和分泌的改变以及对生物膜形成的贡献[6］．特别是，由于前噬菌体的自发诱导而增强的细菌生物膜形成已被充分证明，并被认为是增加细菌竞争力的关键机制之一[6］．

自20世纪50年代首次观察到在大芽孢杆菌溶菌原培养培养基中自发诱导释放前噬菌体以来[7]，越来越多的来自各种环境细菌物种和人类病原体的证据表明，自发的前噬菌体诱导对细菌种群的适应性具有积极影响，通常伴随着一小部分细菌细胞的裂解[6］．具体而言，噬菌体诱导的裂解通常会导致细胞外DNA (eDNA)的积累，eDNA是多种细菌物种中强健生物膜的重要组成部分，从而使它们能够在特定环境中存活，或在感染期间促进致病菌株的毒性。

形成生物膜的能力对于细菌在环境生态位中的生存以及宿主相关微生物群落至关重要。特别是考虑到唾液液流动的持续冲洗作用，人类口腔共生菌能否在口腔内形成坚固的生物膜是必不可少的。我们的研究揭示了口腔共生细菌促进生物膜形成的潜在机制之一。口腔常见的细菌种类超过700种，每个人的口腔中有200-300种细菌[8］．最近基于基因组的分析显示，病毒起源的DNA是细菌基因组中非常常见的元素，占整个细菌基因组的20%，其中许多编码功能完整的前噬菌体[9］．因此，在许多口腔共生物种中，自发的前噬菌体诱导可能是一种常见的、保守的增强生物膜形成的机制，这是一个有趣的假设，值得进一步研究。

未来的口腔噬菌体研究除了在体外分离和鉴定更多的口腔噬菌体并研究其对宿主细菌生理的影响外，还应更好地了解多物种群落内噬菌体-细菌宿主的体内动态，以全面了解噬菌体对宿主相关微生物群落生态的影响。

参考文献

1. Edlund A等人，噬菌体及其在人类口腔中的潜在作用。口腔微生物学杂志。2015;7: 27423。
2. 人肠道病毒群:个体间变异和对饮食的动态反应。基因组决议2011;21日:1616 - 25所示。
3. 沈敏，等，溶牙放线菌的线性质粒样前噬菌体促进生物膜的组装。应用环境微生物学。2018;84.
4. 线性噬菌体质粒N15的复制与维持。微生物谱。2015;3:塑料- 0032 - 2014。
5. Fortier LC，等。前噬菌体对细菌病原体进化和致病力的重要性。毒性。2013;4: 354 - 65。
6. 温和噬菌体在细菌感染中的作用。FEMS微生物学杂志2016;363: fnw015。
7. Lwoff A.溶源学。1953年版《细菌》;17: 269 - 337。
8. Verma D，等。对人类口腔微生物群的洞察。2018;200: 525 - 540。
9. Casjens S. pro噬菌体和细菌基因组学:到目前为止我们学到了什么?Mol Microbiol, 2003;49: 277 - 300。