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一種古代的幽門螺桿菌生態種


核心概念
研究發現一種名為「Hardy」的幽門螺桿菌生態種,與常見的「Ubiquitous」幽門螺桿菌有著共同祖先,但基因組中存在顯著差異,這些差異可能影響其毒性和宿主互動。
摘要

幽門螺桿菌生態種:Hardy 與 Ubiquitous

本文探討了一種新發現的幽門螺桿菌生態種「Hardy」,並分析其與常見生態種「Ubiquitous」的關係。

Hardy 生態種的特徵
  • 與 Ubiquitous 生態種共享大部分基因組,但在約 100 個基因中存在單核苷酸多態性差異,這些基因主要編碼外膜蛋白和宿主交互作用因子。
  • 大多數 Hardy 菌株具有第二種脲酶,其輔因子為鐵而非鎳。
  • 擁有兩個額外的空泡毒素 VacA 基因拷貝。
  • 分佈範圍有限,主要存在於西伯利亞和美洲的原住民以及從人類傳播到其他哺乳動物的譜系中。
Hardy 與 Ubiquitous 的共同演化
  • 多態性數據分析表明,Hardy 和 Ubiquitous 在現代人類離開非洲之前就已共存於人類胃中。
  • 兩種生態種都隨著人類遷徙而散佈到世界各地。
研究意義
  • 本研究揭示了即使在菌株之間存在持續的基因交換,細菌種群內仍可出現並穩定維持高度不同的適應策略。
  • Hardy 生態種的發現為幽門螺桿菌的進化和致病機制提供了新的見解。
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統計資料
Hardy 生態種在約 100 個基因中與 Ubiquitous 生態種存在單核苷酸多態性差異。
引述
“Here we identify a ‘Hardy’ ecospecies of H. pylori that shares the ancestry of ‘Ubiquitous’ H. pylori from the same region in most of the genome but has nearly fixed single-nucleotide polymorphism differences in 100 genes, many of which encode outer membrane proteins and host interaction factors.” “Analysis of polymorphism data implies that Hardy and Ubiquitous coexisted in the stomachs of modern humans since before we left Africa and that both were dispersed around the world by our migrations.”

從以下內容提煉的關鍵洞見

by Elise Tourre... www.nature.com 10-16-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07991-z
An ancient ecospecies of Helicobacter pylori - Nature

深入探究

Hardy 生態種的獨特基因組特徵如何影響其致病性和對治療的反應?

Hardy 生態種擁有一些獨特的基因組特徵,可能會影響其致病性和對治療的反應: 第二套以鐵為輔因子的脲酶: 與 Ubiquitous 生態種主要使用鎳作為輔因子的脲酶不同,Hardy 生態種擁有第二套以鐵為輔因子的脲酶。 這一差異可能影響 Hardy 生態種在低鎳環境中的生存能力,例如在長期使用質子泵抑制劑 (PPI) 治療的患者胃中。 額外的空泡毒素 VacA 基因: Hardy 生態種攜帶兩個額外的 VacA 基因拷貝,該毒素與幽門螺旋桿菌的致病性密切相關。 更多的 VacA 基因拷貝可能導致更高的毒素表達水平,從而增強其對胃黏膜的損傷能力,並可能影響疾病的嚴重程度。 外膜蛋白和宿主交互作用因子基因的變異: Hardy 生態種在編碼外膜蛋白和宿主交互作用因子的基因中存在大量單核苷酸多態性 (SNP) 差異。 這些變異可能影響 Hardy 生態種與宿主免疫系統的交互作用,以及其逃避宿主免疫攻擊的能力,進而影響其在宿主體內的適應性和致病性。 然而,目前關於 Hardy 生態種致病性和治療反應的研究還很有限。 需要進一步的研究來確定這些基因組特徵如何影響其致病機制和對現有治療方法(如抗生素治療)的反應。

Hardy 生態種的有限分佈是否意味著其適應性不如 Ubiquitous 生態種?

Hardy 生態種目前的分佈範圍有限,主要存在於西伯利亞和美洲的原住民以及一些從人類傳播到其他哺乳動物的譜系中。 然而,有限的分佈並不一定意味著其適應性不如 Ubiquitous 生態種。 以下是一些可能的解釋: 創始者效應和遺傳漂變: Hardy 生態種的有限分佈可能是由於創始者效應和遺傳漂變造成的,特別是在其傳播到新的地理區域或宿主物種時。 生態位特化: Hardy 生態種可能適應於特定的生態位,例如擁有特定飲食習慣或生活環境的人群。 這些特定的生態位可能限制了其在全球範圍內的傳播。 與 Ubiquitous 生態種的競爭: Ubiquitous 生態種作為一種更古老、分佈更廣泛的生態種,可能在與 Hardy 生態種的競爭中佔據優勢,從而限制了後者的分佈範圍。 值得注意的是,Hardy 生態種和 Ubiquitous 生態種自人類離開非洲以來就已經共存於現代人類的胃中,並且都通過人類遷徙傳播到世界各地。 這表明 Hardy 生態種具備在不同環境和宿主中生存和繁殖的能力。 因此,我們不能簡單地根據其有限的分佈範圍就斷定其適應性不如 Ubiquitous 生態種。

我們可以從細菌生態種的共存和進化中學到什麼,以應對人類微生物組的挑戰和機遇?

從 Hardy 和 Ubiquitous 生態種的共存和進化中,我們可以獲得一些重要的啟示,有助於應對人類微生物組的挑戰和機遇: 微生物組的多樣性和穩定性: 即使在持續的基因交流下,細菌種群內仍然可以出現和維持高度不同的適應策略。 這表明人類微生物組具有很高的多樣性和穩定性,可以容納具有不同功能和生態位的微生物。 微生物與宿主之間的共進化: Hardy 和 Ubiquitous 生態種與人類宿主長期共存,並隨著人類的遷徙而傳播,這表明微生物與宿主之間存在著密切的共進化關係。 個性化醫療的潛力: 不同生態種的幽門螺旋桿菌在致病性和對治療的反應方面可能存在差異。 因此,了解個體攜帶的幽門螺旋桿菌生態種,可以幫助我們制定更有效的個性化治療方案。 微生物組的調控和干預: 通過深入了解微生物之間以及微生物與宿主之間的相互作用,我們可以開發新的策略來調控和干預人類微生物組,例如利用益生菌、益生元或糞菌移植等方法來改善人類健康。 總之,Hardy 和 Ubiquitous 生態種的發現為我們提供了一個獨特的視角來理解細菌的多樣性、適應性和進化。 通過深入研究這些生態種,我們可以獲得更多關於人類微生物組的知識,並開發新的策略來應對人類健康面臨的挑戰。
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