細菌的移生因子可以控制腸道菌叢組成的專一性與穩定性

Lee SM, Donaldson GP, Mikulski Z, Boyajian S, Ley K and Mazmanian SK.

Nature. 2013 Sep 19; 501(7467):426-9.

Speaker: Bo-Yang Tsai (蔡博仰)                                Time: 13:00~14:00, Dec. 11, 2013

Commentator: Dr. Ching-Hao Teng (鄧景浩 老師)    Place: Room 601

Abstract:

    在過去的研究曾指出人體腸道菌叢的組成具有多樣性，並且可以保護宿主免於腸道發炎相關疾病。¹然而，目前對於共生在腸道中的細菌如何在腸道中長期穩定的移生並未清楚。加上先前研究顯示擬桿菌屬的細菌為腸道中數量顯著的菌群亦扮演著共生與致病性的角色，但對於擬桿菌屬的菌群在腸道的組成情形也尚未詳細區分。²所以，在本篇作者們想去釐清擬桿菌屬的細菌如何在腸道中穩定移生？ 首先，使用無菌小鼠給予單一種菌，結果發現擬桿菌屬的細菌對同種細菌具有過度移生的抵抗力。為了了解這樣種專一性的移生抵抗的現象如何調控，作者們利用in vivo genetic screening system找到一組類似擬桿菌屬細菌的多糖利用基因座(polysaccharide utilization loci, PUL)可能參與這樣種專一性移生現象的調控，所以作者們又將此基因座命名為移生因子(commensal colonization factor, ccf)。另外，作者們也發現Bacteroides fragilis在小鼠升結腸的crypt中ccf基因會高度表達，而ccf基因剔除的B.fragilis則會失去這樣種專一性的抵抗力進而導致在腸道中的移生缺陷。進一步，作者同時給予SPF的小鼠正常及ccf基因剔除的B. fragilis並利用兩種動物模式，分別為接受抗生素暴露以及引進腸道感染的方式去模擬小鼠腸道菌叢失衡的現象做觀察，而結果顯示wild-type的B. fragilis具有比較好的移生能力。所以，總結本篇的研究發現擬桿菌屬的細菌可以透過類似多糖利用的基因座來調控細菌在腸道移生以及種專一性的抵抗力。

References:

1.         McFall-Ngai, M., et al. Animals in a bacterial world, a new imperative for the life sciences. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, 3229-3236 (2013).

2.         Human Microbiome Project, C. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature 486, 207-214 (2012).