12月23日的《热心肠日报》，我们解读了 10 篇文献，关注：母婴菌群传递，趋化性，CRISPR，基因工程，环境菌群，表观遗传，益生菌，早产儿，真菌。

　　① 纳入70对母婴，对孕晚期至孩子1岁期间的母婴肠道菌群和代谢组进行纵向整合分析；② 发现一种新的垂直传递模式：一些没传递给婴儿的母亲肠菌（如某些拟杆菌目物种）通过可移动遗传元件向婴儿肠菌传递基因，从而塑造婴儿菌群的结构和功能（如利用HMO的能力）；③ 孕期菌群和代谢组变化（如类固醇化合物增多）可影响母体代谢健康（如糖耐受损伤），婴儿肠道代谢组多样性不如母亲，但存在大量的婴儿独有的代谢物和肠菌-代谢物关联；④ 饮食（母乳、普通配方奶、水解配方奶）可调节婴儿的代谢组谱和免疫系统成熟。

　　生命早期的肠道菌群组成和功能受多种因素的影响。其中，源自母亲的微生物垂直传递是孩子早期肠道菌群的重要来源。Cell最新发表了来自Broad研究所Ramnik Xavier团队的研究，发现了一种新的母婴垂直传递模式，即未在婴儿中定植的母体肠菌能通过水平基因转移，影响婴儿肠道菌群的组装和代谢潜力。（@mildbreeze）

　　Nature Reviews：放大微生物组的结构，促进对微生物多样性/适应性的理解

　　① 痤疮丙酸杆菌多样性通过促进毛孔间变化的中性力维持，毛孔间迁移不频繁等效应可导致早期定居菌优势；② 表皮葡萄球菌多样性源于不同皮肤区域的特化，以及区域间迁移和基因交换，不同抗性谱及宿主内抗性基因可在谱系间维持与传递；③ 肺部空间结构促进多克隆感染，其病原体铜绿假单胞菌存在器官特定空间分离和特化模式；④ 多光谱荧光成像发现舌微生物微米级空间结构，提示高分辨率宏基因组也可探究种内多样性。

　　Nature Reviews Microbiology近期发表的综述文章指出，从人体不同部位取样的微生物的基因组测序揭示了构成我们微生物组的群体的复杂性以及它们对人类健康和疾病的影响，微生物组的变异也可能由较小尺度的解剖结构引起，并涉及微生物物种种内和种间的多样性。因此，深刻理解微生物组的结构对于探究微生物种群多样性的驱动因素、预测其进化和适应选择性挑战的能力至关重要。（@NL）

　　① 细菌趋化性广泛存在于各种生境中，主要被解释为一种觅食策略，但生态作用不太清楚；② 运动和趋化性的能量成本取决于细菌的代谢状态，细菌可以调整生产具有运动行为的蛋白质，以优化生长速率；③ 在某些情况下，趋化性的优势出现在群体水平，细菌处于低密度状态的种群，仅感知和响应环境；④ 处于高密度状态，它们可能会塑造环境并表现得像一个集体；⑤ 趋化性除了寻找营养物质外，还可以促进新微环境定殖的范围扩大和维持细菌多样性。

　　一般来讲，趋化性被认为是一种觅食策略，通过这种策略，细菌可以加强对营养物质和能量的摄取，然而，我们仍然不明白为什么某些营养较差的化合物会成为强有力的化学吸引物，反之亦然。Nature Reviews Microbiology近期发表的综述文章，强调了细菌密度、空间和时间结构是如何影响细菌为什么以及在何种情况下采取运动的生活方式的。通过系统地绘制细菌的运动时间和地点，将为理解代谢和生长之间丰富的相互作用提供新的见解。（@NL）

　　① 使用基因组解析宏基因组学，发现6000多种病毒含有CRISPR系统（涵盖全部6种已知的CRISPR-Cas类型）；② 这些噬菌体的CRISPR-Cas系统在结构上存在广泛变异，一些系统缺少关键组分，一些系统则非常紧凑；③ 部分噬菌体拥有属于Ⅴ型Casλ酶（体积约为Cas9的一半），冷冻电子显微镜发现Casλ-RNA-DNA具有紧凑的双叶结构；④ 一些病毒Casλ酶能够很好地编辑植物细胞（拟南芥和六倍体小麦）和人类细胞基因组，并且兼顾了小型化和高编辑效率的优点。

　　CRISPR-Cas系统最为人所知的作用是它可作为基因组编辑工具，自然界中40%的细菌和85%的古菌具有CRISPR-Cas系统。令人惊讶的是，部分噬菌体通过侵染原核生物会截取宿主细胞的基因组片段，进而保留下来逐渐修饰以更好地服务于病毒。近日，加州大学伯克利分校Jennifer Doudna和Jillian F Banfield及团队在Cell发表最新研究，通过基因组解析宏基因组学微生物组数据，发现了大约6000种具有CRISPR-Cas系统的噬菌体，进一步探究识别到部分噬菌体拥有属于Ⅴ型Casλ酶，体积约为Cas9的一半，能够编辑植物和人类细胞基因组，并且还兼顾了小型化和高编辑效率的优点，值得重点关注。（@九卿臣）

　　① 可通过筛选复制起始序列和合适的抗性基因，建立了可有效转化迟缓艾格特菌的穿梭质粒；② 利用该菌的内源性启动子，建立了LacZ报告系统，开发了cumate、IPTG诱导和内源性诱导表达系统；③ 利用激活内源性CRISPR-Cas3系统实现了对该菌的基因组编辑；④ 使用该系统揭示了一类独特的LuxR型转录调节因子在激活儿茶酚脱羟化酶和其他代谢酶表达的关键作用；⑤ 利用建立的遗传工具验证了迟缓艾格特菌cgr操纵子的功能。

　　迟缓艾格特菌属于红蝽菌纲，是一种厌氧性、革兰氏阴性放线菌，其广泛分布于人类肠道中。近年来由于其与人类健康存在着密切关系，且具有独特的代谢特性而受到广泛的关注。研究显示，该菌不仅仅与多种人类疾病有者密切的关系，而且在体内参与多种药物的代谢，因此迫切需要探究其与疾病的关系以及代谢途径的调控的机理。然而，由于目前针对该菌缺乏有效的研究手段，因此对其的研究一直无法有效的深入。近期一篇发表在Nature子刊，Nature Communications上的研究工作通过建立有效的穿梭载体，从而实现了对迟缓艾格特菌的高效转化；同时，通过建立报告系统和诱导表达系统，对该菌的组成型和诱导型基因表达调控进行了研究；进而，借助上述方法还实现了有效的基因组编辑。这些有效研究方法的建立，将极大的促进针对该菌株以及菌株-宿主调控机制的研究。（@Zhonghua）

　　① 使用代表性菌群样品（120份医疗ICU表面拭子）开发出基于宏基因组学的环境监测工作流程，适用于低生物量样品；② 推荐组件包括液-液萃取、叠氮溴化丙锭（PMA）处理、qPCR和机器学习模型，可选组件有全细胞过滤和培养组；③ 液-液萃取提高了DNA产量，可结合全细胞过滤，PMA和培养组可提高评估病原菌生存能力；④ 分类不佳时，可整合内部标准进行量化和qPCR；⑤ 基于机器学习模型，可从样本特征预测所需测序工作，充分利用测序资源实现预期结果。

　　有效监测医疗环境中微生物群落在感染预防中越来越重要，利用宏基因组学可监测医疗环境中病原菌，但仍存在一定的局限性。近日，美国西北大学研究人员在Microbiome发表最新研究，结合溶剂萃取、叠氮溴化丙锭（PMA）处理、qPCR、机器学习模型、全细胞过滤和培养组等开发出加强版宏基因组学的环境监测工作流程，适用于低生物量样品，可实现病原菌定量，并可预估测序资源。总之，该流程比较适用于环境监测工作流程的感染预防和消毒评估，值得关注。（@九卿臣）

　　① 肠道微生物群通过将膳食纤维发酵成丁酸盐来促进宿主组蛋白的乙酰化；② 而无菌小鼠大肠上皮细胞除了在启动子区域，在整个基因组中都存在组蛋白H4乙酰化缺失；③ 体内同位素示踪发现，微生物群代谢纤维以产生用于组蛋白乙酰化的碳源；④ 代谢组学结果支持微生物对宿主脂肪酸代谢的贡献，揭示炎症造成脂肪酸氧化基因表达减少；⑤ 肠道炎症破坏了从微生物群到宿主脂肪酸代谢的碳流，最终影响肠道的能量稳态。

　　Cell Reports最新发表的文章，研究微生物群对宿主大肠组蛋白乙酰化模式的影响，并提供了微生物群通过代谢支持宿主上皮细胞组蛋白乙酰化的直接证据。（@好雨）

　　① 结合多组学和建模分析6种乳酸菌(LAB)在生长、肠道持久性和生物合成的差异，以及它们在11种膳食制度下与15种肠道细菌的相互作用；② 益生菌具有饮食和物种特异性，不能单独用基因组解释，例如干酪乳杆菌和植物乳杆菌的基因组大小相似（编码不同功能），但干酪乳杆菌具有更理想的益生菌性状；③ 高脂肪/低碳水饮食对大多数LAB有害；④ 转录组测序揭示，LAB具有独特基因表达谱，与适应环境、产生相关生物活性化合物有关，而与分类群无关。

　　Cell Reports近期发表的文章，利用多组学数据分析与建模分析相结合，评估益生菌在各种饮食条件的生长、肠道持久性以及与肠道共生菌的互作等方面的能力。研究发现益生菌具有饮食和物种特异性，高脂肪/低碳水的饮食不利于乳酸菌等。研究提示，益生菌不是“一刀切”的健康补充剂，需要对不同个体进行个性化益生菌设计。（@章台柳）

　　① 收集18名LRE婴儿及30名非LRE婴儿的361份粪便；② 出生后1-3天，LRE婴儿的人/细菌DNA的比值高于非LRE婴儿，菌群α-多样性无差异；③ 出生后4-7天，非LRE婴儿的菌群α-多样性显著高于LRE婴儿，LRE婴儿的表皮葡萄球菌相对丰度较高，非LRE婴儿的大肠杆菌相对丰度较高，菌群组成差异与毒力因子和抗生素耐药基因的分布一致；④ 出生1周后，两组菌群组成相似，部分分类群的相对丰度变化随年龄增长而产生差异；⑤ 9例迟发性菌血症中，8例为非LRE婴儿。

　　Gut Microbes上发表的一项最新研究结果，纳入了48名极低出生体重婴儿，包括早发型败血症低风险（LRE）婴儿及非LRE婴儿，对比了出生后1-3天、出生后4-7天、出生1周后的粪便菌群多样性及组成的差异。（@aluba）

　　① 分析36名高血压（HTN）患者和24名健康对照的唾液、龈下菌斑和粪便真菌；② 龈下菌斑的真菌α多样性显著高于唾液和粪便；③ 三种类型样品的真菌β多样性具有显著差异，且HTN的口腔（而非肠道）真菌β多样性显著不同于对照；④ 部分真菌为口腔和肠道共有，且外瓶霉属在HTN和对照间具有显著差异，棘状外瓶霉是HTN唾液中最丰富的物种；⑤ 多个真菌物种与血压相关，如肠道毒物外瓶霉和嗜中温外瓶霉，且HTN的口腔和肠道真菌生态网络显著受损。

　　上海交通大学的张绘莉、朱亚琴和段胜仲团队合作在Microbiology spectrum发表文章，对高血压（HTN）患者和健康对照的唾液、口腔和粪便真菌进行分析，发现口腔和肠道具有独特的真菌生态环境。且HTN中真菌的富集和生态学、口腔和肠道真菌之间的相互关系以及口腔和肠道细菌与临床参数之间的关联表明，真菌微生物组可能在HTN中发挥重要作用。（@章台柳）

　　12-19 Lancet子刊：转移性大肠癌一线万人数据揭示：哪些微量营养素可有益心血管健康？