《细胞》：新工具可显示多种肠道细菌 红绿荧光蛋白图谱

邓文龙

作者：Justin Sonnenburg

来源：《细胞》

发布时间：2017/4/27 10:47:27

新工具可显示多种肠道细菌

红绿荧光蛋白  荧光图谱

肠道细菌对人体健康有广泛作用，但目前人们还缺乏探索微生物活性和宿主生理机能相互关系的工具。近日，两个独立研究组在《细胞》杂志发表论文称已经克服了这一障碍，开发出能同时显现多种肠道细菌的新工具。该方法有助于研究人员基于其发出的不同色彩，探明细菌在肠道中的位置。

“我们发现，合成生物学工具让我们能询问有关肠道细菌的新问题。”其中一篇论文的高级作者、美国耶鲁大学医学院Andrew Goodman说，该策略或许有助于新疗法的研发。

在其中一个研究中，斯坦福大学医学院的Justin Sonnenburg及其同事，开发出一种改造拟杆菌的方法，以便其同时追踪肠道中的多种菌株。这些工具包括一个合成激活子—DNA序列面板，其能开始抄写特定基因。

使用该面板，研究人员基因改良了不同的拟杆菌，制作出独特的红色荧光蛋白（mCherry）和绿色荧光蛋白（GFP）的组合。他们将该组合植入无菌鼠体内，两周后，使用荧光显微镜分析了小鼠结肠切片，弄清了细菌在肠道不同部分的位置。

在另一个研究中，Goodman团队也开发出一种合成激活子面板，能微调不同拟杆菌的基因活动。科学家将这些激活子整合到拟杆菌基因中，并用四环素调节体系调整了其基因活动，以便基因转录的开启或关闭取决于无水四环素存在与否。

通常，在缺失状态，有合成激活子控制的基因活动也被完全关闭，但当无水四环素存在时，基因活动迅速增加。之后，研究人员将改造后的细菌移入小鼠体内，并证实了这一理论。

“这些工具开启了更好理解人体微生物，以及定义了肠道共生细菌应如何改造以用于治疗。”Sonnenburg说，但在用于治疗前，仍需要更多研究。（来源：科学网 张章）

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201742710472797143777.shtm

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30370-7



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邓文龙

《细胞》：新工具可显示多种肠道细菌 红绿荧光蛋白图谱 2

资源

可调式表达工具启用肠细胞生物体中的单细胞应变区分

威斯顿·惠特克， 伊丽莎白·斯坦利牧羊人， Justin L. Sonnenburg 3 ，关于作者的信件信息Justin L. Sonnenburg 发送电子邮件Justin L. Sonnenburg“
3 牵头联系人
DOI：http : //dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.03.041 |

强调
••特异性强的噬菌体启动子，小鼠肠道中没有可检测到的健康缺陷
••组成型启动子横跨拟杆菌属范围为30,000倍
••编码独特的荧光图谱可以在小鼠肠道中进行应变区分
••等位基因菌株的结肠隐窝占据是殖民秩序的一个功能
概要
应用合成生物学来处理肠道微生物，为调查微生物 - 宿主的相互作用，进行诊断和提供治疗提供了新的途径。在这里，我们描述了一个工程拟杆菌的平台，它是西方微生物群中最丰富的属，包括高通量菌株修饰的过程。我们已经确定了一种新型的噬菌体启动子和翻译调节策略，并实现了前所未有的表达水平，使得能够使荧光蛋白表达的拟杆菌成像稳定地定植小鼠肠。噬菌体启动子的详细表征提供了一组组合型启动子，其跨越超过四个日志的强度，而在14天内肠内没有可检测的健康负担。这些启动子在系统发育不同的拟杆菌属物种中的表达范围超过1,000,000倍可预测。使用这些启动子，编码独特的荧光标记以允许分泌肠内6种。基于荧光蛋白的同基因菌株分化显示，肠道定居的优先级决定了结肠隐窝占有率。

介绍
人类胃肠道是一种高度演变的人 - 微生物界面，其中驻留的微生物已经被选择了数千年以感知和响应许多生物化学提示。由于它们与免疫系统，新陈代谢和神经系统的整合（Cho和Blaser，2012，Hooper等，2012，Sampson and Mazmanian，2015，Sommer andBäckhed，2013），肠道适应细菌具有未开发潜力被设计为执行具体任务，记录事件和作出决定。这种技术需要开发用于操纵微生物群成员的遗传工具。这种工具包的创建和实施将大大扩大关于肠道微生物群的问题，这些问题可以通过实验来解决，并为工程诊断或治疗微生物提供基础。

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30370-7



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