研究表明小RNA在肠道定植中起着至关重要的作用

肠道微生物群是一个高度复杂的生态系统，包含数千种不同类型的细菌。我们奉行“互利共生”的原则。和谐共存的基础是肠道细菌占据不同的生态位并相互交流。

另一方面，我们的一些寄居者在特定疾病中更为普遍——无论出于何种原因。这也适用于广泛分布但研究甚少的细菌 Segatella copri。由亥姆霍兹感染研究中心 (HZI) 的 Till Strowig 教授领导的研究小组想要确定是什么让这种细菌发挥作用。它如何适应环境?它对什么信号做出反应?

塞加特拉何时占上风?

肠道微生物群的组成并不总是相同的。世界不同地区之间存在显著差异;例如，在西方高度工业化的国家，占主导地位的细菌与发展中国家不同。另一方面，肠道微生物群在所代表的细菌种类及其定植密度方面因人而异。

尽管存在这些差异，肠道定植的基本模式是，一种特定的关键细菌占主导地位。Segatella copri 是这三种所谓肠型中最突出的细菌。这种肠道细菌在发展中国家和新兴国家广泛存在。

尽管 Segatella copri 遍布全球，但迄今为止对其的研究却很少。人们知道，这种细菌专门分解膳食纤维。然而，它对人类健康的作用需要澄清：它是有益的，还是有负面影响?尽管关于该微生物组的数据丰富，但迄今为止的研究尚未给出答案。

阐明 Segatella copri 对健康的意义是 HZI 微生物免疫调节部门负责人 Strowig 教授的一项研究的目标之一。在实验室中培养 Segatella 很困难，但 Strowig 的团队成功了。

“我们想找出在什么条件下 Segatella copri 的定植率会提高，以及细胞中会发生哪些过程。要做到这一点，我们需要了解这些细菌是如何工作的，”Strowig 说。这项研究发表在《Cell Host & Microbe》杂志上。

小片段带来大影响

所有生命过程的程序都编码在基因中，细菌和人类也一样。当 Segatella copri 繁殖和扩散时，复杂的代谢过程就会启动——为此，相关基因必须被转录。对于这种转录，遗传信息从 DNA(脱氧核糖核酸)转录为 RNA(核糖核酸)。我们可以通过检查所谓的转录组来确定哪些基因当前处于活跃状态。这是细胞中任何给定时间的所有 RNA 分子的全部。

第一作者 Youssef El-Mouali 博士报告说：“在研究 Segatella copri 的转录组时，我们发现了一小段 RNA，它在细菌的繁殖和传播中起着至关重要的作用。”

这种小RNA片段(用专业术语来说，是小RNA)在Segatella copri开辟新领域时发挥了重要作用。研究人员在具有特定肠道微生物组的小鼠身上证明了这一点。小RNA在调节细胞过程中起着必不可少的控制元件的作用，这一事实在其他生物体(包括人类)中也已得到证实。

肠道细菌相互沟通

研究人员将在 Segatella copri 中发现的 RNA 片段命名为 SrcF(Segatella RNA 定殖因子)，并对其进行了仔细研究。他们想澄清一个问题：SrcF 何时在细胞中表达?假设细菌的繁殖依赖于食物供应。如果膳食纤维供应充足，S. copri 可以从中获得能量，细菌就会扩散并征服新的栖息地。

研究人员能够证明某些复合碳水化合物会触发 SrcF 的形成。相反，高浓度的果聚糖(主要由果糖组成的多糖)会抑制 SrcF 活性。

研究人员还发现了其他一些事情：微生物组的组成会影响 Segatella copri 是否通过 SrcF 激活信号通路。肠道中和平共处的许多不同细菌物种会竞争可用资源并相互交流。

这是解释微生物群平衡状态的唯一方法：肠道微生物群的个体组成惊人地恒定，即使在暂时的动荡之后，该生态系统内的旧平衡通常也会恢复。

“根据我们的研究结果，大量果聚糖的分解似乎会影响不同肠道细菌之间的交流，”斯特罗维格说。“我们将继续朝这个方向进行研究，并希望我们对肠道微生物群的更好理解最终能够专门用于人类健康。”

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