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在人类肠道中，噬菌体组成在个体间展现出了显著的差异。此外，由于噬菌体特有的快速进化特性，使得肠道噬菌体在基因组层面表现出较强的多样性。单核苷酸变异(SNV)和结构变异(SV)正是噬菌体多样性的两大核心要素。然而，过去的研究多聚焦于SNP，而对于结构变异SV的研究尚不多见。
2024年8月14日(当地时间)，复旦大学类脑智能科学与技术研究院赵兴明与华中科技大学陈卫华、欧洲分子生物学实验室Peer Bork合作，于期刊Science Advances发表题为“Long-read sequencing reveals extensive gut phagenome structural variations driven by genetic exchange with bacterial hosts”的论文。该研究揭示了肠道噬菌体的结构变异全景图，有助于更好理解人类肠道噬菌体与细菌之间的相互作用。
在该研究中，研究团队利用病毒颗粒富集的长读测序，对91名中国人肠道的噬菌体结构变异进行了全面的鉴定，在9,401个高质量组装的肠道噬菌体上共鉴定了14,438个非冗余的噬菌体结构变异。研究发现，这些结构变异富含重组专座酶、抗生素抗性基因及细菌来源的功能基因(图1)，一定程度上反映了与噬菌体不同生活方式相关的独特特征。
图1. 人类肠道噬菌体结构变异富集的功能。
图2. 噬菌体-细菌的基因片段交换网络。
研究团队发现，大多数噬菌体结构变异的形成是由噬菌体-细菌宿主之间的遗传交换所驱动形成的(图2)。这些结构变异片段与细菌宿主基因组片段表现出高度的同源性，并且这些结构变异主要富含水平基因转移相关的功能基因。温和性噬菌体与细菌宿主具有更高频率的遗传交换，因此温和性噬菌体相比于烈性噬菌体也具有更高的结构变异密度。
博士生赖森莹为论文的第一作者，赵兴明教授、华中科技大学陈卫华教授、欧洲分子生物学实验室Peer Bork为论文的通讯作者。
注：文中插图源于 Science Advances
原文链接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.adn3316
来 源 复旦大学类脑智能科学与技术研究院
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