Hofer-2021-จุดระเบิดจากอดีตสำหรับไวรัสโคโรนา

ไมโครไบโอม

ทิ้งเจ้าบ้านหมีขั้วโลกไว้เบื้องหลัง

สมาชิกที่เกี่ยวข้องกับโฮสต์จำนวนมากของ microbiota คิดว่ามีวิวัฒนาการมาจากญาติด้านสิ่งแวดล้อม ในทางตรงกันข้าม เวลเตอร์และคณะ แสดงว่าไซโครแบคเตอร์ ในขั้นต้นเกี่ยวข้องกับสัตว์และบางสายพันธุ์สูญเสียความสามารถนี้และตอนนี้มีความเชี่ยวชาญในการตั้งรกรากที่อยู่อาศัยในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น ผู้เขียนได้สร้าง 85 จีโนมของ Psychrobacter spp. จากแหล่งต่าง ๆ รวมทั้งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก และปลา แต่ยังรวมถึงน้ำทะเล น้ำแข็งและน้ำแข็ง ข้อมูลจีโนมเปิดเผยว่าบรรพบุรุษของ Psychrobacter clade คือ Moraxella spp. ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับโฮสต์

นอกจากนี้ การตรวจคัดกรองฟีโนไทป์ของไอโซเลตพบว่ามีระบบนิเวศที่แตกต่างกัน 2 ชนิด ได้แก่ ชนิดที่ยืดหยุ่นและสามารถเติบโตได้ในอุณหภูมิที่สูงถึง 37 องศา และชนิดที่มีการจำกัดการเจริญเติบโตซึ่งจำกัดให้อยู่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 25 องศา สายเลือดพื้นฐานอยู่ในระบบนิเวศที่ยืดหยุ่นและแสดงสัญญาณของการรวมตัวของเจ้าบ้าน เช่น การดื้อต่อน้ำดี ในที่สุด แม้ว่าอุจจาระของหมีขั้วโลกจะมีสายพันธุ์ของทั้งสองสายพันธุ์ แต่สายพันธุ์ที่ยืดหยุ่นเท่านั้นที่สามารถตั้งอาณานิคมของหนู gnotobiotic ได้ ดังนั้น Psychrobacter spp. มีแนวโน้มที่จะออกจากโพรงที่เกี่ยวข้องกับโฮสต์และเชี่ยวชาญในสภาพแวดล้อมที่เย็น

จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับโฮสต์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับภูมิคุ้มกัน เนื่องจากมีผลโดยตรงและโดยอ้อมต่อระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ ประการแรก ไมโครไบโอต้าสามารถกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์เพื่อสร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันและเพิ่มภูมิคุ้มกันของโฮสต์ ในระบบทางเดินอาหาร จุลินทรีย์ปกติสามารถต้านทานการบุกรุกของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคและสารแปลกปลอม และกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันเพื่อเป็นตัวกลางในการผลิตไซโตไคน์ตามนั้น นอกจากนี้ การมีไมโครไบโอต้ายังสามารถปรับปรุงการทำงานของสิ่งกีดขวางในลำไส้ของโฮสต์เพื่อหลีกเลี่ยงการรุกรานของแบคทีเรียที่เป็นอันตราย ประการที่สอง ไมโครไบโอต้าสามารถมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์

ในวัยเด็ก จุลินทรีย์มีความสำคัญต่อการเพิ่มจำนวนของแบคทีเรียในระบบภูมิคุ้มกัน พวกมันสามารถกระตุ้นการเติบโตและการพัฒนาตามปกติของระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ และมีบทบาทในความสมดุลและการควบคุมของระบบภูมิคุ้มกันเพื่อหลีกเลี่ยงการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันมากเกินไปหรือน้อยเกินไป ในที่สุด ไมโครไบโอต้าและการทำหมันของภูมิคุ้มกัน ในสภาวะที่มีการอักเสบของโรคบางชนิด ไมโครไบโอต้าในเนื้อเยื่อจะเปลี่ยนแปลง นำไปสู่การเติบโตมากเกินไปของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค จึงรบกวนสมดุลของระบบภูมิคุ้มกัน ตัวอย่างเช่น การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการลดลงของจุลินทรีย์ในลำไส้บางชนิดมีความสัมพันธ์กับการพัฒนาของโรคลำไส้อักเสบ เช่น โรคลำไส้อักเสบและโรคไข้สมองอักเสบในลำไส้ จากมุมมองนี้ เราต้องใส่ใจกับการปรับปรุงภูมิคุ้มกันในชีวิตประจำวันของเรา Cistanche สามารถเพิ่มภูมิคุ้มกันของมนุษย์ และโพลีแซคคาไรด์ใน Cistanche สามารถควบคุมการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ และปรับปรุงความสามารถในการรับความเครียดของเซลล์ภูมิคุ้มกัน ช่วยเพิ่มผลในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียของเซลล์ภูมิคุ้มกัน

คลิกประโยชน์ของ cistanche tubulosa

จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม

แบคทีเรียที่อาศัยอยู่บนเปลือกไม้จะกินก๊าซมีเทน

ต้นไม้และสภาพแวดล้อม โดยเฉพาะพื้นที่ชุ่มน้ำ สามารถปล่อยก๊าซมีเทนจำนวนมาก เจฟฟรีย์และคณะ พบว่าเปลือกไม้มีแบคทีเรียออกซิไดซ์มีเทนที่สามารถลดการปล่อยก๊าซเหล่านี้ได้บางส่วน เมื่อพวกเขาบ่มตัวอย่างเปลือกไม้ของต้นไม้ทั่วไป Melaleuca quinquenervia ในห้องทดลอง พวกเขาสังเกตเห็นความเข้มข้นของมีเทนที่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป อัตราการบริโภคมีเทนมีความสัมพันธ์กับความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียเมทิลโลโทรฟิก (ตามที่กำหนดโดยยีนบ่งชี้เมตาบอลิก) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสมาชิกในสกุลเมธิโลโมแนส ซึ่งพบได้ทั่วไปในตัวอย่างเปลือกไม้

นอกจากนี้ การทดลองภาคสนามกับห้องสุญญากาศที่สามารถใช้วัดการไหลของมีเทนได้เผยให้เห็นว่าการบำบัดเปลือกไม้ด้วยไดฟลูออโรมีเทน ซึ่งเป็นตัวยับยั้งการแข่งขันของเมทาโนโทรฟี เพิ่มการปล่อยก๊าซมีเทนประมาณ 36 เปอร์เซ็นต์

การติดเชื้อไวรัส

ระเบิดจากอดีตเพื่อภูมิคุ้มกันโคโรนาไวรัส

ไวรัสโคโรนาจะใช้เวลานานเท่าใดในการหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกันของโฮสต์เป็นคำถามที่สำคัญ เพื่อศึกษาการหลบหนีของแอนติบอดีไวรัสโคโรนา Eguia และคณะ ศึกษาตัวอย่างซีรั่มของมนุษย์ในช่วงปี 1980 และ 1990 และความสามารถในการต่อต้านไวรัสโคโรนา 229E พวกเขาประเมินความสามารถของตัวอย่างในการต่อต้านไวรัสปลอมแปลงที่มีหนามแหลมจากสายพันธุ์ 229E ห้าสายพันธุ์จากจุดเวลาที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ปี 1986 ถึง 2016 Sera ที่ทำให้ไวรัสเป็นกลางที่มีศักยภาพด้วยหนามแหลมที่เกิดขึ้นพร้อมกัน แสดงให้เห็นการลดลงอย่างมากของ titers ที่ทำให้เป็นกลางสำหรับไวรัสในภายหลัง หรือแม้แต่การหลบหนีอย่างสมบูรณ์ น่าจะเกิดจากความแตกต่างของโดเมนการจับตัวรับ

โดยเฉลี่ยแล้ว 10 ปีของการวิวัฒนาการของไวรัส 'ในอนาคต' ทำให้ระดับการทำให้เป็นกลางลดลงสี่เท่า ในทางตรงกันข้าม ซีรั่มที่เก็บรวบรวมในปี 2020 ได้ทำการต่อต้านไวรัส 'เก่า' อย่างน้อยที่สุดหากตัวอย่างมาจากผู้ใหญ่ ซีรั่มของเด็กแสดงการทำให้เป็นกลางของสายพันธุ์ก่อนหน้า แต่ไม่มากเท่ากับซีรั่มของผู้ใหญ่

การพัฒนาแบคทีเรีย

เปลี่ยนโปรแกรม

องค์ประกอบเชิงบูรณาการและการเชื่อมโยง (ICEs) พบได้ในแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบที่หลากหลาย ICE ถูกรวมเข้ากับโครโมโซมของโฮสต์ แต่หลังจากการเปิดใช้งาน พวกมันสามารถแยกส่วน หมุนเวียน และถ่ายโอนไปยังเซลล์ผู้รับผ่านการผันคำกริยา นอกเหนือจากกลไกการผันคำกริยาที่จำเป็นแล้ว ICE มักจะเข้ารหัสยีนเสริมที่ให้ฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันแก่เซลล์เจ้าบ้าน รวมถึงปัจจัยความรุนแรงและการดื้อต่อยาปฏิชีวนะหรือโลหะ และการถ่ายโอนองค์ประกอบเคลื่อนที่ดังกล่าวและลักษณะที่เข้ารหัสระหว่างแบคทีเรียส่งเสริมการวิวัฒนาการและการแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว ฟีโนไทป์ดังกล่าว

แม้ว่ายีนที่เข้ารหัส ICE จำนวนมากจะได้รับการระบุทางชีวสารสนเทศ แต่ฟีโนไทป์ที่พวกมันอาจมอบให้กับโฮสต์ของพวกมันมักจะยังไม่ทราบ ในการศึกษานี้ โจนส์และคณะ รายงานว่า ICEBs1 ซึ่งเป็น ICE ของ Bacillus subtilis ให้ข้อได้เปรียบแบบคัดเลือกแก่เซลล์เจ้าบ้านในระหว่างกระบวนการพัฒนาสองขั้นตอน: การสร้างฟิล์มชีวภาพและการสร้างสปอร์

การถ่ายโอน ICEBs1 เปิดใช้งานหลังจากการตรวจจับสัญญาณที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของเซลล์สูงกระตุ้นการเปิดใช้งาน ICEBs1 และการถ่ายโอน ICEBs1 จะถูกระงับโดยสัญญาณการรับรู้โควรัมที่เข้ารหัสบนองค์ประกอบ ระหว่างการเจริญเติบโตในฟิล์มชีวภาพ ICEBs1 จะถูกเหนี่ยวนำและถ่ายโอนอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ไม่ทราบว่า ICEBs1 ส่งผลกระทบต่อเซลล์โฮสต์ในระหว่างโหมดการเจริญเติบโตนี้หรือไม่

ในการระบุผลกระทบที่เป็นไปได้ต่อความสมบูรณ์ของร่างกาย ผู้เขียนได้ทำการทดลองแข่งขันในฟิล์มชีวภาพโดยใช้สายพันธุ์ B. subtilis ที่มีหรือไม่มี ICEBs1 พวกเขาพบว่า ICEBs1 แพร่กระจายอย่างมีประสิทธิภาพที่อัตราส่วนผู้บริจาคต่อผู้รับต่ำในระหว่างการเจริญเติบโตของฟิล์มชีวภาพ ซึ่งยืนยันข้อสังเกตก่อนหน้านี้ที่แสดงให้เห็นว่าการเหนี่ยวนำ ICEBs1 ถูกยับยั้งโดยการปรากฏตัวของผู้บริจาคที่มีศักยภาพรายอื่น

นอกจากนี้ ผู้เขียนรายงานความเหมาะสมที่เพิ่มขึ้นของ ICEB1-ที่มีเซลล์เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ที่ไม่มี ICEBs1 ซึ่งขึ้นอยู่กับความถี่เริ่มต้นขององค์ประกอบในประชากรด้วย แต่อะไรคือรากฐานของ ICEBs นี้1-ความได้เปรียบในการเติบโตที่อาศัยสื่อกลาง

ที่น่าสนใจคือ ผู้เขียนพบว่าเซลล์ที่มี ICEBs1 'โกง' โดยการลดการแสดงออกของยีนไบโอฟิล์มเมทริกซ์เมื่อเทียบกับเซลล์ที่ไม่มี ICEBs1 ซึ่งอาจทำให้พวกเขาหลีกเลี่ยงการผลิตสินค้าสาธารณะที่มีต้นทุนสูงได้

นอกจากนี้ การสร้างสปอร์ของ ICEB{0}}ที่มีเซลล์ถูกเลื่อนออกไปในลักษณะที่ขึ้นกับความถี่ ทั้งในระหว่างการเติบโตของฟิล์มชีวภาพและในกรณีที่ไม่มีฟิล์มชีวภาพ จึงทำให้เซลล์เติบโตได้ยาวนานขึ้นจนกว่าจะเข้าร่วมโปรแกรมการพัฒนา ผู้เขียนแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของยีน ICEBs1 devI นั้นจำเป็นและเพียงพอที่จะลดการแสดงออกของไบโอฟิล์มเมทริกซ์และชะลอการเริ่มต้นของการสร้างสปอร์

โดยสรุป การศึกษาแสดงให้เห็นว่าฟิล์มชีวภาพที่ล่าช้าและการพัฒนาสปอร์ทำให้ ICEBs1- ที่มีเซลล์โฮสต์เติบโตได้มากกว่าเซลล์ที่ไม่มี ICEBs1 ซึ่งเพิ่มการแพร่กระจายขององค์ประกอบ ดังนั้น ICEBs1-ยีนที่เข้ารหัสจะปรับการทำงานของโฮสต์ปกติแทนที่จะให้ฟีโนไทป์ใหม่ทั้งหมดแก่โฮสต์ของพวกมัน ซึ่งผู้เขียนคาดเดาว่าอาจเป็นกลยุทธ์ที่อนุรักษ์ไว้ในหมู่ ICEB1-เช่นองค์ประกอบหรือ ICE อื่นๆ

บทความต้นฉบับ Jones, JM และคณะ องค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้จะเพิ่มความฟิตให้กับโฮสต์ของแบคทีเรียโดยควบคุมการพัฒนา eLife 10, e65924 (2021)

For more information:1950477648nn@gmail.com