Ученые создали каталог вирусов, обитающих в кишечнике человека

Анализ опубликованных метагеномов человеческого кишечника выявил 189 680 вирусных геномов, 100 398 из которых ранее не были описаны. Большая часть геномов принадлежала двуцепочечным ДНК-фагам, заражающим бактерии филумов Firmicutes и Bacteroidia. Найденные геномы собраны в каталог Metagenomic Gut Virus (MGV).

Credit:
Sebastian Kaulitzki | 123rf.com

Группа ученых из Австралии и США провела метагеномное исследование ДНК-вирусов, обитающих в кишечнике человека, и составила каталог Metagenomic Gut Virus (MGV), включающий 54 118 видов вирусов.

Ученые использовали 11 810 фекальных метагеномов, полученных в 61 опубликованном ранее исследовании. Исследования охватили жителей 24 стран мира разных возрастов, с разным образом жизни и разными заболеваниями. Во всех исследованиях метагеномные данные были получены с помощью массового секвенирования — такой подход позволяет захватить и внеклеточные, и внутриклеточные вирусы.

Авторы нового исследования разработали алгоритм идентификации вирусных геномов, сочетающий проверенные методы и сигнатуры, в том числе VirFinder и возможность функциональной аннотации генов. Они обнаружили 189 680 геномов вирусов, представляющих 54 118 видов, 5 800 родов и 1 434 семейства. При этом 100 398 геномов представителей 50 048 видов ранее не были описаны.

Двуцепочечные ДНК-вирусы составили 75% всех вирусов кишечника. В большинстве своем они относились к бактериофагам. Чтобы определить бактериальных хозяев этих вирусов, ученые выделили и проанализировали 1 846 441 CRISPR-спейсеров из базы Unified Human Gastrointestinal Genome, содержащей геномы бактерий и архей человеческого кишечника. Удалось найти связь 96% геномов хозяев с 90% геномов вирусов. Как и ожидалось, большая часть вирусов взаимодействовала с двумя доминирующими в кишечнике филумами бактерий: Firmicutes и Bacteroidia.

Сравнение полученных вирусных геномов с доступными геномными базами показало, что неаннотированные вирусы в основном относятся к порядку Caudovirales. Среди аннотированных последовательностей 5% приходилось на crAss-подобные фаги. Анализ crAss-подобных геномов подтвердил облигатный литический жизненный цикл этих фагов и выявил некоторые необычные черты, отличающие их от других вирусов человеческого кишечника.

Авторы отмечают, что несмотря на масштаб работы, определить биологические функции удалось только для 25% вирусных генов. На следующем этапе ученые планируют продолжить анализ функций вирусных генов и белков. Выявление специфики взаимодействия между вирусами и бактериями кишечника может использоваться для разработки вирусной терапии и анализа механизма совместной эволюции вируса и хозяина.

Источник

Nayfach S., et al. // Metagenomic compendium of 189,689 DNA viruses from the human gut microbiome. // Nature microbiology, 2021, published online 24 June 2021; DOI: 10.1038/s41564-021-00928-6

Добавить в избранное

Вам будет интересно