质粒通常被定义为从宿主染色体自主复制的染色体外元件，除了作为分子生物学的主力之外，质粒还因其加速微生物进化和通过提供抗生素耐药性、重金属耐药性、毒力因子或代谢功能等特性来增强宿主的适应性而得到了广泛的研究。
然而，在质粒中存在着一类特殊的群体——隐秘质粒，即缺乏感兴趣的遗传功能，也不包含对宿主编码明显有益功能的基因。近期，一项发表在Cell（IF=64.5）上的研究“A cryptic plasmid is among the most numerous genetic elements in the human gut”，基于宏基因组和其他实验手段，深入分析了一种隐秘质粒pBI143在人类肠道中的分布概况以及相关特征。
主要结果
1、pBI143普遍存在于工业化的人类肠道微生物群中
pBI143是一种长度为2747bp的环状质粒，仅包含两个基因：mobA和repA。该质粒最早在1985年的Bacteroides fragilis中发现。为了全面评估pBI143的多样性，研究选取了2137个人类肠道宏基因组进行分析，发现了三种pBI143-like序列。随后，本研究对来自23个国家的4516个公开的肠道宏基因组进行了宏基因组reads募集调查。分析结果显示，其中73%的宏基因组数据存在pBI143。在工业化人群的肠道微生物中，pBI143质粒序列分布广泛。此外，pBI143在工业化人类群体中的分布并不均匀，不同的pBI143版本在不同的地理区域中所占比例也有所不同。这些数据表明，pBI143是全球工业化人群肠道微生物群中分布最广泛、数量众多的遗传元件之一。
2、pBI143的宿主范围
为了全面了解pBI143的宿主范围，研究进一步从88个不同环境中检索了超过10万个宏基因组中的pBI143。这些宏基因组reads的结果显示，pBI143主要存在于人类肠道中，几乎在人体肠道外部位检测不到，仅在受人类影响的环境如污水和医院表面中略有存在。总的来说，这些数据表明pBI143在人类肠道环境中特异性生长，可以作为检测人类粪便污染的敏感生物标志物。
3、pBI143在污水和人类肠道中的突变
4、pBI143的垂直传播性
5、pBI143是一种高效的寄生质粒
图5 pBI143与其细菌宿主的关系
综上，该研究揭示了肠道微生态中的隐秘质粒pBI143，强调了对可移动遗传元件的关注以填补对肠道微生态和进化理解中的空白。
凌恩生物
A cryptic plasmid is among the most numerous genetic elements in the human gut. Cell, 2024.
