2024年1月26日,Elizabeth PennisiScience发表 “‘It’s insane’: New viruslike entities found in human gut microbes” 的评论文章,对上周发表在预印本上关于在人类口腔和肠道微生物中发现新型病毒实体表示非常惊喜,这项发现让人类微生物组达到一个新维度。

科学家们发现了比病毒还要小的微小RNA,这些RNA存在于人类肠道和口腔内的细菌中。这些微小的遗传物质被认为是一种标准的生命形式,它们是传递细胞可读取信息的最小元素之一,它们编码的序列也是科学界的新发现。

该研究成果于2024年1月21日发布在预印本bioRxiv上。预印本合著者加利福尼亚州斯坦福大学的Ivan Zheludev和他的同事们称这些新发现的元素为“方尖碑”(Obelisks),它们是扁平的环状RNA。

其他科学家对方尖碑的首次亮相感到非常高兴。北卡罗来纳大学教堂山分校的细胞和发育生物学家Mark Peifer表示这简直太不可思议了,这项研究重新点燃了他对科学发现所能带来的喜悦。他说,这个世界充满了新事物,一旦你开始寻找,你就会发现它们。

俄亥俄州立大学综合生物学家Matthew Sullivan说,目前还不知道方尖碑是否会影响人类健康,但它们可能会改变细菌宿主的基因活动,进而影响人类基因。

人类肠道和其他地方的微生物蕴藏着令人费解的环状RNA,其功能至今仍是个谜。

大多数人都知道,RNA(核糖核酸)其实就是将DNA编码蛋白质的配方传送到细胞核外的分子“厨房”,并将蛋白质的氨基酸串联起来。但是,包括引发流感、埃博拉病毒和新冠病毒在内的200多种病毒都是由RNA组成的,它们的基因组包括编码组成病毒外壳的蛋白质和核糖酶的序列,核糖酶是让病毒在细胞内复制其原始RNA。

科学家们仍在争论病毒是否是活的,它们无法独立于宿主细胞的分子进行复制,但还有更简单的“生物”。20 世纪初,植物病理学家发现了类病毒,是一种具有传染性的环状RNA,没有病毒典型的蛋白质外壳。类病毒基因组似乎根本不编码任何蛋白质。类病毒引起了人们的浓厚兴趣,因为它们与植物基因组相互作用,有时会造成毁灭性的后果,例如,它们会导致马铃薯、菊花以及其他作物和花卉发育不良和畸形。

长期以来,人们一直认为类病毒仅限于植物,但最近有一些证据表明,在动物、细菌和其他生命形式的序列数据库中,存在类病毒环状RNA基因组。在对未被发现的RNA基因组的新研究中,斯坦福大学生物学家Andrew Fire、他的研究生Ivan Zheludev和他们的同事开发了一种复杂的软件,用于分析来自生活在人类体内的微生物的活性基因的现有目录,以预测形成环状RNA序列——病毒和类病毒的遗传物质结构。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室联合基因组研究所的计算生物学家Simon Roux说道,他在2023年发表的一篇论文暗示细菌可能含有类病毒或类似实体。这种方法给他留下了深刻的印象。

斯坦福大学的研究得出了近3万个预测的RNA环,每个环由大约1000个碱基组成,可能代表着一个独特的方尖碑。研究小组得出结论,它们不太可能是真正的病毒,因为RNA病毒通常有更多的碱基。但一些方尖碑序列编码了参与RNA复制的蛋白质,使它们比标准的类病毒更复杂。然而,像类病毒一样,方尖碑似乎并不编码构成外壳的蛋白质。Simon Roux表示需要进一步的工作来了解方尖碑与类病毒和其他类病毒颗粒有何不同。

在人类微生物数据库中,7%的人类肠道细菌和一半的人类口腔细菌中发现了方尖碑序列。Andrew Fire及其同事在预印本中报告说,身体不同部位的微生物中的方尖碑具有独特的序列。研究小组写道,由于方尖碑包含的基因与迄今为止在其他生物体中发现的任何基因都不同,因此它们构成了一类在人类和全球微生物组中定植并不为人所注意的多样化RNA

Simon Roux说:”我认为这项工作再次清楚地表明,我们仍在探索病毒宇宙的前沿。”他还在寻找新型的类病毒实体,并帮助编制了一个包含 1,500 多万个相关序列的数据库。

一个最大的问题是,病毒是从日益复杂的类病毒和方尖碑进化而来的,还是先出现然后退化成这些更简单的结构。是目前这一领域最令人兴奋的部分之一,我们可以看到地球上病毒长期进化的图景开始慢慢浮现。

发表评论