科学家在地球最深的海沟发现新病毒

科学家在地球最深的海沟发现新病毒"马里亚纳海沟是地球上最深的地方，在太平洋海底的最低点下降了近11000米（36000英尺）。即使在这个深不见底、寒气逼人的深渊中，生命依然存在。"青岛中国海洋大学的海洋病毒学家王敏博士说："只要有生命的地方，就一定有调节器在工作。"在这里指的就是病毒。在最近发表于《微生物学频谱》（MicrobiologySpectrum）杂志上的一项研究中，王敏和一组国际研究人员报告说，他们从8900米（29200英尺）深的沉积物中分离出了一种新病毒。这种病毒是一种噬菌体，即在细菌体内感染和复制的病毒，而噬菌体被认为是地球上最丰富的生命形式。"据我们所知，这是全球海洋中已知分离最深的噬菌体，"王说。新发现的噬菌体能感染嗜盐单胞菌门中的细菌，这些细菌通常出现在深海沉积物和热液喷口中，热液喷口是海底喷泉状开口，释放出加热的水流。王说，研究小组对病毒遗传物质的分析表明，深海中存在一个以前未知的病毒家族，并对深海噬菌体的多样性、进化和基因组特征以及噬菌体-宿主相互作用有了新的认识。在之前的工作中，研究人员利用元基因组分析研究了感染海洋螺旋纲（Oceanospirallales）细菌的病毒，其中包括嗜盐单胞菌。在这项新研究中，王的研究小组从青岛中国海洋大学海洋病毒学家张玉忠博士领导的研究小组收集和分离的细菌菌株中寻找病毒。张的研究探索极端环境中的微生物生命，包括极地和马里亚纳海沟。这种新病毒被鉴定为vB_HmeY_H4907，对它的基因组分析表明，这种病毒广泛分布于海洋中，其结构与其宿主相似。这项研究指出了新的问题和研究领域，重点是病毒在恶劣、隐蔽环境中的生存策略--以及它们如何与宿主共同进化。新病毒具有溶解性，这意味着它能侵入宿主体内并进行复制，但通常不会杀死细菌细胞。随着细胞的分裂，病毒的遗传物质也被复制和传递。王说，在今后的研究中，研究小组计划调查驱动深海病毒与其宿主之间相互作用的分子机制。他们还在极端环境中寻找其他新病毒，"这将有助于拓宽我们对病毒球的理解，"王说。"极端环境为发现新型病毒提供了最佳前景"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385919.htm

科学家发现细菌昼夜节律钟的复杂性

科学家发现细菌昼夜节律钟的复杂性枯草芽孢杆菌生物发光的图像资料来源：EllaBaker-JackDorling约翰-英纳斯中心慕尼黑路德维希-马克西米利安大学（LudwigMaximillianUniversityMunich，LMUMunich）、约翰-英纳斯中心（TheJohnInnesCentre）、丹麦科技大学（TheTechnicalUniversityofDenmark）和莱顿大学（LeidenUniversity）的国际合作团队通过探测广泛存在于土壤中的枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）的基因表达作为时钟活动的证据，取得了这一发现。主要作者FrancescaSartor博士（慕尼黑大学）报告说："这种微生物的昼夜节律钟无处不在：我们看到它调控着多个基因和一系列不同的行为"。约翰-英纳斯中心的安东尼-多德（AntonyDodd）教授补充说："令人吃惊的是，一个基因组如此小的单细胞生物，其昼夜节律钟的某些特性却能唤起更复杂生物的时钟。"该合作团队之前的工作已经证明，在这种细菌的实验室衍生菌株中存在昼夜节律钟。这是首次在枯草杆菌中观察到昼夜节律钟。研究人员利用一种技术，插入一种叫做荧光素酶的酶，当基因表达时，这种酶就会发光。这种生物发光引导研究小组监测细菌时钟的变化情况。这篇论文的资深作者、慕尼黑大学的玛莎-梅罗（MarthaMerrow）教授说："这项研究表明，昼夜节律钟广泛存在于枯草芽孢杆菌中。我们或许可以利用时钟知识来改善健康状况，提高食品生产或生物技术的可持续性。"这项新研究是向前迈出的重要一步，原因是多方面的。它揭示了这些时钟存在于从自然环境中收集的菌株中，因此可能在这种细菌中广泛存在。此外，枯草杆菌在恒定黑暗和恒定光照条件下都能持续显示昼夜节律，研究人员揭示了许多其他生物的昼夜节律钟中存在的细微反应。在昼夜节律生物学领域，这些反应被称为"后效"和"阿肖夫法则"。综合来看，这表明细菌能像更复杂的生物一样，随着光照和温度条件的变化，使其生理和新陈代谢与一天中的不同时间同步。这一发现为生物技术、人类健康和植物科学提供了机遇。了解细菌昼夜节律钟的特性可能有助于我们对微生物学的工业应用；它可能使我们对微生物组是如何形成的有一个新的认识，并可能表明抗生素在一天中的某些时间对病原菌的破坏作用有多大。这些知识还可以帮助我们保护农作物。枯草芽孢杆菌是一种有益的土壤细菌，农民用它来帮助养分交换、植物生长和抵御病原微生物。研究小组正在开发枯草芽孢杆菌，作为研究细菌昼夜节律钟的模式生物。下一步的工作之一是找出构成时钟机制的基因。研究小组还对枯草芽孢杆菌昼夜节律钟如何依赖多细胞组织实现其全部功能感到好奇。昼夜节律钟是一种内部振荡器，能使生物的生理和新陈代谢适应24小时的环境变化，如光照、温度或捕食者行为的变化，从而为生物提供选择性优势。当我们进入不同的时区时，它们就会产生令人不安的时差效应。莱顿大学和丹麦技术大学的ÁkosT.Kovács教授说："法国生物学家雅克-莫诺曾说过一句名言：'大肠杆菌的真实情况就是大象的真实情况'。'当时，他指的是分子生物学的普遍规则--DNA和蛋白质。同样，枯草杆菌--一种只有四千个基因的细菌--体内的昼夜节律钟竟然有一个复杂的昼夜节律系统，让人联想到苍蝇、哺乳动物和植物等复杂生物体的昼夜节律钟。'...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375709.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375709.htm

科学家利用基因编辑与耐抗生素细菌作斗争

科学家利用基因编辑与耐抗生素细菌作斗争通过利用细菌免疫系统作为基因编辑工具，一种可能有助于减少抗菌素耐药性传播的新工具正显示出早期的前景。世界卫生组织称，抗菌素耐药性是一个主要的全球威胁，每年有近500万人因抗生素无法治疗感染而死亡。细菌通常在耐药基因在宿主之间传播时产生耐药性。发生这种情况的一种方式是通过质粒--DNA的环状链，它可以在细菌之间轻松传播，并迅速复制。这可能发生在我们的身体和环境中，如水道。埃克塞特大学团队利用CRISPR-Cas基因编辑系统，该系统可以针对特定的DNA序列，并在遇到这些序列时进行切割。研究人员设计了一个质粒，可以专门针对庆大霉素的抗性基因--一种常用的抗生素。在实验室实验中，今天（5月25日）发表在《微生物学》杂志上的这项新研究发现，该质粒保护其宿主细胞不产生抗药性。此外，研究人员还发现，该质粒有效地针对它所转移的宿主中的抗菌素抗性基因，逆转了它们的抗性。主要作者、埃克塞特大学的DavidWalker-Sünderhauf说："就全球死亡人数而言，抗菌素耐药性的危害性有可能超过Covid。我们迫切需要新的方法来阻止耐药性在宿主之间的传播。我们的技术正在显示出消除广泛的不同细菌的抗性的早期前景。我们的下一步是在更复杂的微生物群落中进行实验。我们希望有一天，它可以成为一种减少抗菌素耐药性在污水处理厂等环境中传播的方法，我们知道这些环境是耐药性的滋生地。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361645.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361645.htm

科学家揭开大肠杆菌500年来的致命秘密 描绘未来的治疗之路

科学家揭开大肠杆菌500年来的致命秘密描绘未来的治疗之路这项新工作着重于大肠杆菌的一个特定子集，该子集具有特定的被膜——包围细菌的细胞外屏障——科学家称之为K1。已知带有这种被膜的大肠杆菌会引起侵入性疾病，例如血液或肾脏感染，以及新生儿脑膜炎。这是因为这种特殊的覆盖物使它们能够模仿已经存在于人体组织中的分子，并在不被注意的情况下进入人体。研究人员提供的证据表明，靶向被膜可以作为治疗的基础，为预防严重的大肠杆菌感染铺平道路。大肠杆菌是尿路和血液感染的常见原因，可引起早产儿和足月新生儿脑膜炎，死亡率高达40%。此外，在过去十年中，高毒性和多重耐药性大肠杆菌的增加意味着制定有效的预防和治疗大肠杆菌的策略现在已变得紧迫。了解细菌的解剖结构以及它如何在引起疾病中发挥作用是预防严重感染的关键。到目前为止，科学家们缺乏关于K1被膜的流行、进化和功能特性的基本知识，限制了他们对抗大肠杆菌感染的能力。威康桑格研究所、奥斯陆大学、伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院的研究人员现已绘制出这种大肠杆菌菌株的进化、流行和分布图。使用高分辨率群体基因组学、全基因组测序和先进的计算工具，他们分析了来自不同国家和时间段的5065个临床样本。这些数据包括来自英国和挪威的大量样本，来自巴西、墨西哥和老挝等六个国家的新生成的成人和新生儿样本，以及从1932年开始的前抗生素时代的样本。他们发现这种具有特殊毒性的被膜K1实际上可以追溯到更早的时代，比之前想象的要早大约500年。这突出了被膜对细菌存活的重要性，以及细胞外屏障在大肠杆菌作为肠外感染的主要原因中的成功作用。奥斯陆大学和WellcomeSanger研究所这项研究的主要作者SergioArredondo-Alonso博士说："观察几个世纪以来这种病原体物种的许多不同谱系是如何一次又一次地获得荚膜基因的行动由于既不知道K1的流行程度，也不知道它的历史，感觉我们进入了一个真正未知的领域，并且大大提高了对这种主要病原体物种的了解。”该研究还表明，目前导致血液感染的所有大肠杆菌菌株中有25%含有开发K1被膜所需的遗传信息。获得该菌株的完整进化史将使研究人员能够首先了解细菌如何获得导致严重毒力的遗传物质，并分析对抗它们的方法。通过使用噬菌体中的酶，即“感染和杀死”细菌的病毒，研究人员能够去除细菌的细胞外屏障，使其容易受到人体免疫系统的攻击。研究人员在使用人血清（实验室研究中常用的血液的液体部分）进行的体外研究中证明，靶向这种被膜可以成为一种在不使用抗生素的情况下广泛治疗大肠杆菌感染的方法，这与之前的实验一致。伦敦帝国理工学院研究的资深作者AlexMcCarthy博士说：“我们特别展示了将实验微生物学与群体基因组学和进化建模工具相结合所取得的进步，为将研究结果转化为未来的临床实践打开了一扇窗.，K1被膜的治疗靶向使这些病原体更容易受到我们免疫系统的攻击，并提供了预防严重感染的可能性。例如，它可以帮助治疗由K1大肠杆菌引起的脑膜炎新生儿，这是一种罕见但危险的疾病，与高死亡率和严重的长期不良健康影响有关。”来自威康桑格研究所和奥斯陆大学的这项研究的共同资深作者JukkaCorander教授说：“这些研究将使我们能够重建成功细菌谱系的进化史，并查明其基因构成的变化，这些变化可能导致它们传播和引起疾病的能力。这些知识最终为设计针对这些病原体的未来干预措施和疗法提供了基础。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365429.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365429.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

科学家发明基于SHERLOCK的基因工具快速而全面地口腔细菌

科学家发明基于SHERLOCK的基因工具快速而全面地口腔细菌来自马萨诸塞州福斯研究所的研究人员调整了基于基因编辑的CRISPR技术，在大约30分钟内识别出口腔细菌。口腔健康是整体健康的一个关键指标。以前的研究表明，口腔中的微生物在口腔疾病中起着作用，如龋齿和牙龈疾病。口腔健康与其他疾病之间也有关联，如心脏和呼吸系统疾病、糖尿病和癌症。基因编辑技术CRISPR已经为生物医学的许多进步做出了贡献。作为CRISPR的演变，SHERLOCK（特定高灵敏度酶报告器解锁）是最近才出现的一种诊断工具。它可以检测任何生物体或病原体的几乎任何DNA或RNA序列中编码的独特基因指纹。它通过编程特殊的CRISPR-Cas酶来检测特定的核酸（参与存储和表达基因组信息）。当核酸被识别时，CRISPR-Cas酶被激活，产生一个荧光信号。Cas9酶一般与CRISPR一起使用。在这里，利用SHERLOCK，研究人员使用Cas13a来针对四种已知导致口腔疾病的细菌。研究人员说，这是SHERLOCK首次被应用于检测口腔细菌。该研究的通讯作者BatbilegBor说："只有当你知道哪些虫子在口腔里时，有针对性的治疗才有可能。目前，市场上现有的测试要么灵敏度低，要么需要在昂贵的集中式实验室进行分析。可能需要几个月的时间才能得到结果。所研究的检测工具解决了这两个问题，其特点是灵敏度高、成本低、结果迅速"。所需要的只是将唾液样本吐到一个管子里。唾液可以'原封不动'地进行检测，在检测前不需要进行清洗或处理。研究人员在30名患有已知医疗、牙科和牙龈疾病的成年人身上测试了他们的新型工具。他们发现，新型检测方法对细菌的存在非常敏感。Bor说："这种检测方法非常敏感，它可以从可能含有口腔中常见的约200种细菌的样本中检测出少至几十个某种类型的细菌细胞。我们能够在未经处理的唾液中瞄准并检测特定的细菌，这意味着我们可以获得这种程度的敏感性和特异性，而不必额外处理唾液样本。"此外，研究人员用他们的检测工具瞄准了与各种癌症、消化道疾病、心血管疾病和神经退行性疾病相关的三种细菌。研究人员说，摒弃目前检测程序所需的复杂设备，意味着一个人的口腔健康可以在牙医办公室做检查或补牙时得到全面的检查。该研究的共同作者之一史文渊说："一旦这个工具被完全开发出来，它将改变你的牙科经验。当你的牙齿被清洁时，牙医也可以为你提供与你的口腔和整体健康有关的所有生物信息。"该研究发表在《口腔微生物学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359697.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359697.htm