由芝加哥大学的研究人员完成的一项新研究揭示了人类肠道细菌——脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）如何通过获取一种大型移动遗传因子（MGE）来改变其对抗性武器。这项研究发表在2024年10月25日的《Science》杂志上，题为“A ubiquitous mobile genetic element changes the antagonistic weaponry of a human gut symbiont”。

 

拟杆菌属物种以其能够产生毒素杀死邻近细菌的能力而著称。这些毒素有时会在环境中扩散，有时则通过VI型分泌系统（T6SS）直接注入邻近细胞。脆弱拟杆菌拥有一种特异性的T6SS武器——GA3，而GA1和GA2则由整合性接合元件（ICE）编码，这种ICE在全球范围内的人类肠道拟杆菌中传播。

 

研究发现，当脆弱拟杆菌获得了一种较大的MGE后，其原有的GA3武器变得无效，但同时获得了新的GA1 T6SS。这种变化帮助细菌在肠道内创造新的生存空间，并保护提供MGE DNA的菌株。

 

为了验证这一假设，研究团队比较了具有GA3 T6SS或同时具有GA3和GA1 ICE的脆弱拟杆菌分离株。结果显示，那些同时携带GA3和GA1 ICE的菌株不再能够发射GA3武器。此外，当将GA1 ICE移植到仅携带GA3 T6SS的脆弱拟杆菌菌株中时，新菌株也无法对抗其他携带GA3 T6SS的菌株。

 

进一步的研究表明，GA1 ICE上的一个基因编码了一个转录抑制因子，该因子关闭了GA3 T6SS的转录，从而使GA1 T6SS得以更有效地发挥作用。在小鼠实验中，GA3 T6SS并未在小鼠肠道中被制造出来，而携带GA1 ICE的转化接合子迅速取代了野生型菌株。

 

研究还发现，GA1 ICE的存在对肠道微生物群落产生了影响。携带GA1 ICE的拟杆菌菌株可以被GA3 T6SS杀死，但如果这些菌株能够将其GA1 ICE转移到攻击者的菌株中，则新产生的菌株不仅不会针对供体菌株，还能利用GA1 T6SS来共同保护所在生态系统免受其他拟杆菌菌株的入侵。

 

这项研究不仅展示了肠道细菌通过基因转移实现快速进化的机制，还为理解肠道微生物群落动态提供了新的视角。未来的研究将继续探讨携带多样化转录抑制因子的MGE家族及其对受体菌株的影响，以期在构建用于治疗目的的细菌合成联合体时，能够避免引入可能产生有害影响的基因转移事件。这些发现为开发更有效的基于微生物的治疗方法提供了宝贵的信息。