与结肠癌相关毒素相关的细菌化合物和基因的未发现潜力

数据科学家使用一种新颖的计算方法分析了数千个细菌的基因组序列。他们的发现表明，小型肠道细菌具有惊人的高潜力，产生具有有益特性的化合物，以及致病特性。此外，该团队还成功绘制了几种肠道细菌产生的结肠癌相关的大肠杆菌actin分子之间的遗传联系。

　　

   

   

图:预测肠杆菌产生具有致病性和工业相关特性的新化合物的潜力

图片来源:OMKAR S. MOHITE。

过去的二十年见证了探索细菌DNA的复杂计算工具的发展。这些工具是在寻找有趣的代谢物(代谢相关分子)，非法强烈的生物反应。它们的影响可能是有害的，也可能是提高生活质量的;例如，为农业使用的新抗生素、抗癌药物或生物基杀虫剂的开发提供信息。

计算工具挖掘DNA附近的特定遗传特征，这些特征负责产生临床、农业和工业上的各种化合物。然而，这些基因区域是如何与细菌系统的全球部分联系起来的仍然是一个谜。

来自丹麦技术大学(DTU)和美国加州大学圣地亚哥分校的一组科学家开发了一种新的计算方法，用于分析数千种细菌的DNA序列。他们的研究结果发表在KeAi杂志合成与系统生物技术上。

蒂尔曼·韦伯(Tilmann Weber)是诺和诺德基金会DTU生物可持续性中心(DTU Biosustain)自然产品基因组挖掘组的副主任，也是该研究的作者之一。根据韦伯的说法，他们的目标是解开基因组的哪些部分协同工作，从而产生令人感兴趣的化合物。

他解释说:“肠杆菌科是一个大的细菌家族，包括常见的感染性病原体，如沙门氏菌和大肠杆菌，以及与其他生物共生的无害细菌。令人惊讶的是，为这项研究进行的计算分析发现了大量的基因簇，这些基因簇负责之前未知的潜在代谢产物。我们仍然需要弄清楚这些化合物在细菌产生过程中的功能，以及它们与人类宿主或其他环境相互作用时的功能。”

研究表明，几种肠道微生物会产生一种名为colibactin的分子，这种分子可能与结肠癌有关。在这项研究中，研究小组建立了各种遗传元素，这些元素总是存在于含有大肠杆菌素的细菌中。Omkar Mohite是DTU Biosustain的博士后研究员，也是这项研究的第一作者，他指出:“这种相关的特征可以帮助预测一系列生物部分，这些部分聚集在一起，支持可能导致结肠癌的基因毒素的产生——这是有价值的信息，可能有助于改善未来的治疗选择。”

他补充说:“想要了解生物系统是如何由几个部分相互作用而组成的，这种动力让我进入了科学领域。我相信这个难题可以通过整合和调查大量数据集的新方法来解决，就像我们在这项研究中使用的方法一样。”