研究人員發(fā)現(xiàn) 人體微生物組可以產(chǎn)生數(shù)以千計的微小蛋白質(zhì)

你的身體是一個仙境。一個充滿了數(shù)萬億細(xì)菌的仙境，就是這樣。但它并不像聽起來那么可怕。事實(shí)上，有越來越多的證據(jù)表明，我們健康的許多方面都與我們的微觀同胞的組成和耐力密切相關(guān)，盡管究竟究竟是如何仍然不清楚。

現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些微生物搭便車 - 統(tǒng)稱為人類微生物組 - 產(chǎn)生的成千上萬的蛋白質(zhì)如此之小，以至于他們在以前的研究中都沒有被注意到。這些蛋白質(zhì)屬于超過4,000個新的生物家族，預(yù)計將參與其他過程中的戰(zhàn)爭，因為它們爭奪在令人垂涎的生物生態(tài)位中的首要地位，即微生物與其不知情的宿主之間的細(xì)胞間通信。 ，以及保持細(xì)菌快樂和健康的重要日常家政服務(wù)職責(zé)。

因為它們非常小 - 長度少于50 個氨基酸 - 蛋白質(zhì)可能折疊成獨(dú)特的形狀，代表以前未鑒定的生物構(gòu)建模塊。如果這些蛋白質(zhì)的形狀和功能可以在實(shí)驗室中重建，它們可以幫助研究人員提高科學(xué)理解微生物組如何影響人類健康并為新藥物發(fā)現(xiàn)鋪平道路。

一篇描述研究結(jié)果的論文將于8月8日在Cell上發(fā)表。Ami Bhatt，醫(yī)學(xué)博士，博士，醫(yī)學(xué)和遺傳學(xué)助理教授，是資深作者。博士后學(xué)者Hila Sberro博士是第一作者。

'一個明顯的盲點(diǎn)'

“了解人體細(xì)胞與微生物組之間的界面至關(guān)重要，”Bhatt說。“它們?nèi)绾螠贤?細(xì)菌菌株如何保護(hù)自己免受其他菌株的侵害?這些功能可能存在于非常小的蛋白質(zhì)中，這可能比在細(xì)胞外分泌更大的蛋白質(zhì)更有可能。”

但蛋白質(zhì)的微小尺寸使得使用傳統(tǒng)方法難以鑒定和研究它們。

Bhatt說：“當(dāng)我們試圖預(yù)測哪些細(xì)菌DNA序列含有這些非常小的基因時，我們更容易犯錯誤而不是正確猜測。” “所以到現(xiàn)在為止，我們已經(jīng)系統(tǒng)地忽視了它們的存在。這是一個明顯的盲點(diǎn)。”

對于沒有經(jīng)驗的人來說，過度思考生活在我們每個人身上的大量細(xì)菌可能會令人生畏。與人體細(xì)胞相比，它們在人體內(nèi)和體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量要多得多。然而，這些小乘客很少是惡意的。相反，它們有助于我們的消化，補(bǔ)充我們的飲食，并通常讓我們在我們的高峰期運(yùn)行。但在許多情況下，很難將這種伙伴關(guān)系背后的分子細(xì)節(jié)分開。

Bhatt和她的同事們想知道，他們所知道的小蛋白質(zhì)中是否可以找到答案，這些蛋白質(zhì)可能會通過其他專注于微生物組的研究所發(fā)揮作用。他們推斷，小蛋白質(zhì)比它們的大表兄弟更有可能穿過細(xì)胞膜向鄰近宿主或細(xì)菌細(xì)胞傳遞信息或威脅。但是如何識別和研究這些微小的Houdinis?

“細(xì)菌基因組就像是一本長字母的書，其中只有一些編碼了制作蛋白質(zhì)所必需的信息，”Bhatt說。“傳統(tǒng)上，我們通過搜索表明”開始“和”停止“信號的組合來識別本書中蛋白質(zhì)編碼基因的存在，這些信號將基因夾在中間。這適用于較大的蛋白質(zhì)。但是蛋白質(zhì)越小，更有可能的是，這種技術(shù)會產(chǎn)生大量誤報，使結(jié)果變得混亂。“

一個大驚喜

為了解決這個問題，Sberro決定比較許多不同微生物和樣本中潛在的小蛋白編碼基因。她認(rèn)為，在幾個物種和樣本中反復(fù)發(fā)現(xiàn)的那些更可能是真正的陽性。當(dāng)她將分析應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)集時，Sberro沒有發(fā)現(xiàn)她和Bhatt預(yù)期的數(shù)百個基因，而是成千上萬。預(yù)測由基因編碼的蛋白質(zhì)可以被分類成超過4,000個相關(guān)的組或家族，可能涉及關(guān)鍵的生物過程，例如細(xì)胞間通信和戰(zhàn)爭，以及保持細(xì)菌健康所必需的維護(hù)任務(wù)。

“老實(shí)說，我們不知道會發(fā)生什么，”Bhatt說。“我們對此沒有任何直覺。她發(fā)現(xiàn)成千上萬的新蛋白質(zhì)系列確實(shí)令我們所有人感到驚訝。”

研究人員證實(shí)，這些基因編碼真正的蛋白質(zhì)，通過顯示它們被轉(zhuǎn)錄成RNA并穿梭到核糖體中，用于所有生物體中蛋白質(zhì)制造途徑中的翻譯關(guān)鍵步驟。他們現(xiàn)在正在與合作者一起學(xué)習(xí)更多有關(guān)蛋白質(zhì)功能的信息，并找出那些對我們這種充滿腸道的地毯中的空間細(xì)菌有重要意義的蛋白質(zhì)。他們認(rèn)為，這些蛋白質(zhì)可能成為人類使用的新抗生素或藥物。

“小蛋白質(zhì)可以快速合成，可以被細(xì)菌用作生物開關(guān)，在功能狀態(tài)之間切換或觸發(fā)其他細(xì)胞的特定反應(yīng)，”Bhatt說。“它們比較大的蛋白質(zhì)更容易研究和操作，這可能促進(jìn)藥物開發(fā)。我們預(yù)計這將成為研究生物學(xué)的一個有價值的新領(lǐng)域。”