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【导语】肠道菌群失调可引发多种健康问题，而益生菌补充成为日常保健的热门选择。然而，微生物在肠道中的定植机制仍是一个未解之谜。近日，《细胞》杂志发表论文，美国哥伦比亚大学和洛克菲勒大学的研究人员通过大规模比较基因组学，揭示了与肠道定植相关的基因模块，特别是大肠杆菌中的关键因子TrhP和YigZ。这些发现对理解胃肠道菌群失调疾病、开发精准疗法乃至“肠道菌群编程”具有重要意义。研究还指出，微生物在不同环境中定植的遗传基础仍需深入探索，而新的计算框架为快速确定微生物生态位定植的遗传基础提供了可能。实验显示，细微基因变异能显著影响微生物的肠道定植能力，但长期定植仍需更多辅助因子。这一研究为未来探索指明了方向。

肠道菌群失调可能导致腹泻、腹胀、便秘、口臭、皮肤过敏等疾病。补充益生菌已成为人们日常保健方法之一。但为什么有些菌群可以定植（定殖）在肠道中，有些却不行？

近日，国际学术期刊《细胞》（Cell）在线发表论文，来自美国哥伦比亚大学和洛克菲勒大学的研究人员提供了一种新的计算框架，通过大规模比较基因组学，揭示了微生物与肠道定植相关的基因模块。

研究人员发现，大肠杆菌蛋白TrhP和YigZ是其在肠道定植的必需关键因子。如果过表达yigZ基因，可使大肠杆菌MG1655在肠道定植能力增强100倍以上。

这些最新发现对理解胃肠道 (GI) 菌群失调相关疾病以及开发精准的治疗方法，甚至“肠道菌群编程”都至关重要。

该论文称，微生物栖息在各种各样的环境中。但其适应多样化环境的能力的分子机制在很大程度上仍未得到探索。当我们渴望设计微生物和相应的生态系统，以造福人类健康和环境可持续性时，人们需要一种方法来系统而快速地确定微生物在整个生物圈中生态位定植的遗传基础。

在最新发表的论文中，研究人员提供了一种新的框架，通过计算识别与特定环境（或栖息地、生态位）定植相关的微生物基因，利用互信息(MI)来识别基因组中对微生物定植高度有用的蛋白质，并评估相关因子(zi)对(duì)微(wēi)生(shēng)物(wù)定(dìng)植(zhí)能(néng)力(lì)的(de)影(yǐng)响(xiǎng)。

实(shí)验(yàn)和(hé)生(shēng)态(tài)证(zhèng)据(jù)表(biǎo)明(míng)，细(xì)微(wēi)的(de)基(jī)因(yīn)变(biàn)异(yì)可(kě)以(yǐ)显(xiǎn)著(zhe)影(yǐng)响(xiǎng)微(wēi)生(shēng)物(wù)在(zài)肠(cháng)道(dào)中(zhōng)的(de)定(dìng)植(zhí)能(néng)力(lì)。

驯(xún)化(huà)的(de)“野(yě)生(shēng)型(xíng) ”大(dà)肠(cháng)杆(gān)菌(jūn)菌(jūn)株(zhū)K12 MG1655 已(yǐ)在(zài)实(shí)验(yàn)室(shì)中(zhōng)培(péi)养(yǎng)和(hé)传(chuán)代(dài)近(jìn)一(yī)个(gè)世(shì)纪(jì)，它(tā)在(zài)小(xiǎo)鼠(shǔ)和(hé)人(rén)类(lèi)中(zhōng)表(biǎo)现(xiàn)出(chū)较(jiào)差(chà)的(de)定(dìng)植(zhí)性(xìng)。但是在前述最新发表的研究中，yigZ mp13基因拷贝数的适度增加约5倍即可显著增强大肠杆菌的早期肠道定植。

此外，研究人员表示，成功“落户”肠道可能需要微生物进化出独特的机制来优化“落户”过程的各个阶段——播种、扩张、竞争和长期持续。但目前的“基因型-栖息地”关联方法缺乏这样的分辨率。事实上，实验显示，八只小鼠中，仅有一只小鼠的肠道中在74天后仍存在过表达yigZ基因的大肠杆菌。这意味着该大肠杆菌菌株可能缺少长期定植小鼠肠道所需的其他辅助因子。这一发现为未来的研究指明(míng)了(le)方(fāng)向(xiàng)。