通常,病毒在细胞之间传递基因,包括赋予抗生素抗性的基因。鉴于噬菌体存在于细菌和古生菌生活的任何地方,包括人类肠道微生物组,因此它们可以将有害的基因带入定植在人体内的细菌中。
Banfield说,“某些疾病是由噬菌体间接引起的,这是因为噬菌体会传递与发病机理和抗生素抗性有关的基因。噬菌体基因组越大,传递这些基因的能力就越大,并且将不需要的基因传递给人体微生物组中细菌的可能性就越高。”
对地球生物群落进行测序
15多年来,Banfield一直在探索地球上不同环境中的细菌、古生菌和噬菌体的多样性。她的方法就是对样本中的所有DNA进行测序,然后将测序出的所有序列片段拼凑在一起,以组装出基因组草图,或者在某些情况下,将从未见过的微生物的基因组完全整理好。在这个过程中,她发现许多新的微生物具有极小基因组,似乎不足以维持独立的生活。相反,它们似乎依赖其他细菌和古生菌才能生存下来。
一年前,她已报道一些最大的噬菌体,即一群她称为Lak的噬菌体,可以在我们的肠道和口腔中找到,在那里,它们吞噬肠道和唾液中的细菌。
这篇新的论文是对Banfield积累的所有宏基因组序列以及全球研究合作者提供的新的宏基因组中的巨大噬菌体进行了更彻底的搜索。这些宏基因组来自狒狒、猪、阿拉斯加驼鹿、土壤样本、海洋、河流、湖泊和地下水(包括孟加拉国人一直饮用的被砷污染的地下水)。
这些研究人员鉴定出351个巨大噬菌体基因组的长度超过200kb,是平均噬菌体基因组长度50 kb的四倍。他们能够确定175个巨大噬菌体基因组的确切长度,剩下的巨大噬菌体基因组的长度可能大于200kb。其中的一个完整的巨大噬菌体基因组长度为735kb,如今是已知最大的噬菌体基因组。
尽管这些巨大噬菌体中的大多数基因编码未知的蛋白,但是这些研究人员仍能够在它们中鉴定出编码对核糖体至关重要的蛋白的基因。在细胞中,核糖体是将信使RNA(mRNA)转化为蛋白的蛋白制造工厂。核糖体主要由核糖体RNA(rRNA)和蛋白(也称为核糖体蛋白)组成。这些基因通常并不在病毒中发现,仅在细菌或古生菌中发现。
这些研究人员在这些巨大噬菌体中发现了许多编码转移RNA(tRNA)的基因,tRNA携带氨基酸到核糖体中使得所携带的氨基酸整合到新的蛋白中;编码加载和调节tRNA的蛋白的基因;编码启动翻译的蛋白和甚至核糖体本