研究人员研究人类肠道中广泛宿主范围质粒的多样性和影响

人类肠道拥有一个复杂的生态系统，包括复杂的质粒组和丰富的未发现的质粒，驱动水平基因转移事件。

携带适应基因的广泛宿主范围(BHR)质粒可以在远距离系统发育类群的细菌之间转移，促进宿主适应不同的环境。然而，准确鉴定肠道中的BHR质粒仍然很困难，其宿主范围和流行率仍不清楚。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院马英飞教授团队通过培养组学研究，对人类肠道细菌分离株携带的质粒进行了鉴定和表征。研究人员详细揭示了它们的准确宿主范围、在人类肠道中的持久性、辅助基因、在各种环境中的流行程度以及传播和进化轨迹。

在《核酸研究》上发表的这项研究中，研究人员组装了820个具有高完整性基因组(comPLC)的类质粒簇(PLC)。该研究的第一作者杨丽丽说：“大多数PLC(81.1%)被分类为已知的复制子类型，这表明肠道质粒具有高度多样性和新颖性。”

他们发现175种comPLC在不同的细菌属中具有广泛的宿主范围，其中71种在来自四个遥远国家的至少两个人群中检测到，13种在至少一个人群中高度流行(>10%)。他们观察到，最广泛的PLC(Clstr-417)可以在从中国捐赠者和美国捐赠者收集的5个门24属的分离株中传播。有些PLC无处不在，甚至可以在不同物种和环境污水中检测到。

进化轨迹表明，BHR质粒在门和环境之间传播极其迅速，所有传播时间都发生在0-10年前，并多次定植于个体肠道。马教授说：“我们发现这些BHR质粒可以携带许多不同的适应性基因，单个PLC甚至可以携带多达7个抗生素抗性基因。”

马教授正在考虑BHR质粒的更多可能性。他说：“BHR质粒也可能具有编辑共生肠道微生物和噬菌体基因组的巨大潜力，而这些微生物和噬菌体缺乏编辑工具。”