细菌菌株的分离与鉴定
获取多种肠道细菌菌株，为后续噬菌体分离提供宿主。
使用20种培养模式从37名健康供体粪便中分离菌株，通过16S rRNA基因测序鉴定，获得1,679株菌株，涵盖86种。
关于丁香通
公司信息
个人用户
企业机构
无忧采购 轻松科研
- 移动端
人肠道噬菌体的大规模培养揭示了未描述的Bacteroidaceae噬菌体
Extensive cultivation of human gut phages revealing undescribed Bacteroidaceae phages
实验完整度
高包含大规模菌株和噬菌体分离、基因组注释流程开发、系统发育分析、温和噬菌体诱导及疾病队列关联分析，多层级证据支撑结论。
主要模型
人粪便来源的肠道细菌菌株（1679株，86种） 裂解性及温和肠道噬菌体分离株（79株，52个非冗余基因组） 人肠道宏基因组和宏病毒组数据集（930个宏病毒组样本）
重点核对
噬菌体分离源：人类粪便和校园污水样本 温和噬菌体诱导：33株菌株（来自29个物种）经丝裂霉素C诱导，浓度和孵育条件 基因组注释：GPnote流程，整合序列和结构预测 宿主范围分析：序列相似性阈值（覆盖率≥85.0%，同一性≥95.0%） 疾病队列分析：IBD、结直肠癌、类风湿关节炎、2型糖尿病队列
摘要
已分离和表征的肠道噬菌体仍然很少。到目前为止，大多数已分离和繁殖的肠道噬菌体是裂解性噬菌体，这给肠道温和噬菌体的研究留下了重大空白。在这项研究中，我们成功分离了一个大规模的肠道细菌和噬菌体集合，包含1679株来自86个物种的细菌菌株和79个感染来自26个不同物种的细菌的噬菌体。在分离的噬菌体中，32个是温和噬菌体，其中两个温和噬菌体直接从健康人类供体的粪便样本中分离。序列比较和分析表明，与已表征的裂解性肠道噬菌体相比，分离的温和噬菌体具有高度多样化的基因组，在人类肠道中的流行率显著更高。进一步分析表明，大多数这些温和噬菌体含有独特的多样性生成逆转录元件（DGRs），可能具有广泛的宿主范围。此外，通过结合序列和结构相似性，我们开发了一个流程，可以显著提高我们肠道噬菌体基因组的注释率。该注释流程有助于识别一个候选噬菌体家族“Bacteroiduroviridae”，该家族在进化过程中早期与其他噬菌体分化。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 如何大量分离和表征人类肠道中的温和噬菌体，并提高肠道噬菌体基因组的注释率？
- 核心机制
- 分离的温和噬菌体基因组高度多样且在人肠道中普遍存在，多数含有独特的多样性生成逆转录元件（DGRs）并可能具有广泛宿主范围。
- 主要证据
- 通过大规模培养和诱导方法分离了79株噬菌体，其中32株为温和噬菌体；对TGPI基因组进行序列和结构注释，开发GPnote流程，并将注释率提升至57.5%；系统发育分析鉴定出候选新噬菌体家族Bacteroiduroviridae。
- 研究意义
- 提供了大量新的肠道噬菌体分离物和基因组资源，开发的注释流程可提高肠道噬菌体基因组的功能注释率，并揭示了温和噬菌体在肠道中可能被低估的作用。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
噬菌体的分离与纯化
从粪便和污水中分离感染所获菌株的噬菌体。
使用双层琼脂法和液体培养法分离噬菌体，通过CsCl梯度离心纯化16株，用负染电镜观察形态。
温和噬菌体的诱导
从携带前噬菌体的细菌中诱导温和噬菌体。
用丝裂霉素C处理33株细菌，通过测序和序列比对验证诱导的温和噬菌体，共获得17种。
噬菌体基因组测序与注释
获得噬菌体基因组序列并进行功能注释。
对噬菌体基因组进行测序、组装和去冗余，使用GPnote流程结合序列和结构预测进行注释，获得52个非冗余基因组。
噬菌体多样性及流行率分析
评估分离噬菌体的多样性及其在人群中的流行情况。
将TGPI噬菌体与NCBI RefSeq和GPD数据库比对，并在930个宏病毒组数据集中搜索，计算流行率。
噬菌体分类及新家族鉴定
对分离噬菌体进行聚类和分类，并鉴定新噬菌体家族。
使用vConTACT2构建基因共享网络，确定病毒簇，通过系统发育和同源性分析提出Bacteroiduroviridae新家族。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 菌株培养 | 脑心浸液培养基 | -- | -- |
| GAM培养基 | -- | -- | |
| MRS培养基 | -- | -- | |
| YCFA培养基 | -- | -- | |
| 拟杆菌选择性培养基 | -- | -- | |
| 胰蛋白胨大豆肉汤 | -- | -- | |
| 噬菌体纯化 | 氯化铯 | -- | -- |
| PVDF膜 | -- | -- | |
| DNA提取 | FastPure粪便DNA分离试剂盒（磁珠） | MJYH | -- |
| TIANGEN基因组DNA纯化试剂盒 | TIANGEN | DP302 | |
| 测序 | Covaris M220聚焦超声剪切仪 | -- | -- |
| NEXTflex™ Rapid DNA-Seq试剂盒 | -- | -- | |
| 形态学观察 | FEI Tecnai Spirit透射电子显微镜 | FEI | -- |
| 基因组组装 | MEGAHIT | -- | -- |
| 前噬菌体预测 | Phigaro | -- | -- |
| 噬菌体鉴定 | VirSorter2 | -- | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 细菌分离培养 | 粪便样本供体数量和健康标准 阅读提示：Results: 'Isolation and culture of bacteria from human faeces' |
| 细菌分离培养 | 培养条件（20种模式）包括培养基、温度、厌氧/需氧 阅读提示：Methods: 'Isolation, culture, and identification of gut bacterial strains' |
| 噬菌体分离 | 噬菌体来源（粪便和污水样本） 阅读提示：Methods: 'Phage isolation and purification' |
| 噬菌体分离 | 宿主菌株选择标准（基于流行率和物种） 阅读提示：Results: 'Isolation of phages that infect gut bacteria' |
| 噬菌体纯化 | CsCl梯度离心条件（浓度、转速、时间） 阅读提示：Methods: 'Phage isolation and purification' |
| 温和噬菌体诱导 | 细菌菌株选择和丝裂霉素C浓度 阅读提示：Methods: 'Temperate phage induction with selected gut bacteria' |
| 基因组注释 | GPnote流程参数（数据库、E-value阈值等） 阅读提示：Methods: 'Phage genome annotation' |
| 系统发育分析 | 用于聚类和建树的方法和阈值 阅读提示：Methods: 'Construction of the phylogenetic trees of gut phage proteins' |