韩国人群唾液链球菌基因组与转录组研究:揭示口腔益生菌的多样性及其与病原菌的相互作用

【字体: 时间:2025年02月20日 来源:Scientific Data 5.8

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  为解决韩国人群Streptococcus salivarius(唾液链球菌)研究匮乏的问题,中国某研究机构的科研人员开展了针对韩国健康个体唾液链球菌基因组与转录组的研究。他们完成了12株唾液链球菌的全基因组测序和转录组分析,揭示了其与Fusobacterium nucleatum(核糖菌)的相互作用模式。研究结果不仅填补了韩国人群相关研究的空白,还为开发新型口腔益生菌提供了重要依据,值得相关领域科研人员关注。

  
在人类的口腔深处,隐藏着一个复杂而多样化的微生物世界——口腔微生物组。这个微小的生态系统由细菌、真菌、古菌和病毒组成,它们不仅在口腔健康中扮演着关键角色,还通过与宿主免疫系统的相互作用影响着全身健康。在这片微生物的海洋中,Streptococcus salivarius(唾液链球菌)以其益生菌功能脱颖而出,能够抑制有害细菌的生长并调节免疫反应。然而,尽管唾液链球菌在口腔健康中的作用已被广泛研究,但大多数研究集中于非亚洲人群,尤其是新西兰和欧洲的菌株。对于韩国人群的唾液链球菌菌株,研究却寥寥无几。这种研究空白,无疑限制了我们对唾液链球菌多样性和功能的全面理解。
为了填补这一空白,来自中国某研究机构的科研人员在《期刊原文名称》上发表了一篇题为《论文原文标题》的论文。他们通过对12株来自韩国健康个体的唾液链球菌进行全基因组测序和转录组分析,揭示了这些菌株的独特特性和与口腔病原菌的相互作用。这项研究不仅为唾液链球菌的遗传多样性研究提供了新的视角,还为开发新型益生菌产品奠定了基础。
为了开展这项研究,研究人员采用了几种关键的技术方法。他们利用PacBio SMRTbell技术对唾液链球菌的基因组进行测序,以获得高质量的全基因组序列。同时,通过RNA-Seq技术分析了这些菌株在标准培养条件下的转录组特征。此外,研究人员还利用BUSCO分析评估了基因组的完整性,并通过PGAP分析构建了泛基因组,以比较不同菌株之间的基因组内容。

研究背景与问题

口腔微生物组是一个复杂且多样化的生态系统,其中Streptococcus(链球菌属)是最早定植于口腔的细菌之一。唾液链球菌作为一种非致病性优势菌种,以其对口腔健康的积极影响而备受关注。它能够抑制有害微生物的生长,并调节宿主的免疫系统。然而,尽管唾液链球菌的益生菌功能已被广泛研究,但大多数研究集中于新西兰和欧洲的菌株。对于韩国人群的唾液链球菌菌株,研究却相对匮乏。这种研究空白限制了我们对唾液链球菌多样性和功能的全面理解。

研究方法

研究人员从韩国不同年龄段的健康个体中收集颊黏膜样本,并分离出12株唾液链球菌。这些菌株通过PacBio SMRTbell技术进行全基因组测序,以获得完整的基因组序列。同时,研究人员利用RNA-Seq技术分析了这些菌株在标准培养条件下的转录组特征,揭示了其功能基因表达模式。此外,通过BUSCO分析评估了基因组的完整性,并利用PGAP分析构建了泛基因组,以比较不同菌株之间的基因组内容。

研究结果

基因组测序与组装

研究人员成功完成了12株唾液链球菌的全基因组测序,获得了高质量的染色体水平基因组。这些基因组的大小和基因数量相似,表明唾液链球菌在不同个体中具有一定的基因组保守性。通过BUSCO分析,研究人员评估了基因组的完整性,发现大多数菌株的基因组完整性达到99.2%,这为后续的基因组分析提供了可靠的基础。

泛基因组分析

研究人员利用PGAP分析构建了唾液链球菌的泛基因组。结果显示,12株唾液链球菌的泛基因组由1,446个核心基因簇(占54.5%)、771个可选基因簇(占29.1%)和435个菌株特异性基因簇(占16.4%)组成。这一结果表明,尽管唾液链球菌在不同个体中具有一定的基因组保守性,但每个菌株都有其独特的基因组合,这可能与其适应不同宿主环境的能力有关。

转录组分析

研究人员通过RNA-Seq技术分析了12株唾液链球菌在标准培养条件下的转录组特征。结果显示,不同菌株在基因表达模式上存在显著差异,这可能与其对不同环境条件的适应能力有关。此外,研究人员还发现,来自同一受试者的菌株对(如KSS1-KSS11、KSS2-KSS3等)在基因表达模式上更为相似,这表明宿主因素可能对唾液链球菌的基因表达产生重要影响。

与病原菌的相互作用

研究人员特别关注了唾液链球菌与Fusobacterium nucleatum(核糖菌)的相互作用。核糖菌是一种与牙周病和结直肠癌密切相关的病原菌。研究发现,不同唾液链球菌菌株与核糖菌的相互作用模式存在显著差异,这表明唾液链球菌可能通过不同的机制抑制病原菌的生长。这一发现为开发新型益生菌产品提供了重要的理论依据。

研究结论与讨论

这项研究通过全基因组测序和转录组分析,揭示了韩国人群唾液链球菌的遗传多样性和功能特性。研究结果表明,唾液链球菌在不同个体中具有一定的基因组保守性,但每个菌株都有其独特的基因组合和基因表达模式。此外,唾液链球菌与核糖菌的相互作用模式存在显著差异,这为开发新型益生菌产品提供了重要的理论依据。这项研究不仅填补了韩国人群唾液链球菌研究的空白,还为深入理解唾液链球菌的益生菌功能提供了新的视角。未来的研究可以进一步探索这些菌株在口腔健康和全身健康中的潜在应用,为开发新型益生菌产品奠定基础。
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