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小型开放阅读框(smORF)及其编码的小蛋白(<100个氨基酸)在微生物中广泛存在，并承担关键的生理功能，如调节基因表达、维持大蛋白复合物的稳定性、参与信号转导通路等。此外，小蛋白还可以表现出抗菌活性或作为毒素/抗毒素(TA)系统的一部分。然而，为了减少假阳性注释，传统的基因注释方法通常将较小的蛋白质排除在研究之外。目前，对不同栖息地微生物中的小蛋白的生态分布及功能理解仍然非常有限。
2024年8月31日(当地时间)，复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年研究员Luis Pedro Coelho(路易斯·佩德罗·科埃略)团队、特聘教授赵兴明团队及名誉教授Peer Bork(皮尔·伯克)团队联合，于期刊Nature Communications发表题为“A catalog of small proteins from the global microbiome”的论文。该研究所构建的目录资源揭示了不同栖息地和分类学中微生物小蛋白的多样性，可用于研究微生物小蛋白在全球范围内的存在、分布、流行和潜在生态生物学作用。
研究团队从来源于75个不同栖息地的63,410个公开可用的宏基因组和87,920个高质量微生物基因组中构建了全球微生物smORF目录(GMSC)，包含9.65亿个非冗余smORFs。在目录中，研究团队对smORFs提供了全面的注释，包括物种分类、栖息地分配、质量评估及功能结构域注释。基于该目录资源，研究团队开发了GMSC-mapper工具，可为微生物基因组提供详细的smORFs注释，以便促进对微生物基因多样性的理解。
图1. 全球微生物小蛋白目录概览
图2. 保守的小蛋白家族的物种和功能注释
研究团队发现古菌中smORFs的密度比细菌含量更高，且古菌中小蛋白被预测为跨膜或分泌型的比率高于细菌。除此之外，研究团队探索了来自多个栖息地和多个门的小蛋白家族的功能，发现即使是保守的小蛋白家族，大多数仍缺乏功能结构域注释，已注释的小蛋白主要与核糖体蛋白以及DNA结合相关。
复旦大学类脑智能科学与技术研究院博士生段伊倩为该研究论文的第一作者，青年研究员Luis Pedro Coelho与特聘教授赵兴明为论文的通讯作者。
注：文中插图源于 Nature Communications
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-51894-6
来 源 复旦大学类脑智能科学与技术研究院
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