科学家在口腔细菌中发现了新型巨型DNA结构

研究人员在口腔细菌中发现了名为"因环"的巨型DNA结构，初步数据显示它们可能影响人体免疫系统功能。科学家在口腔微生物组中发现了一种神秘的巨型DNA片段，这些巨型DNA可能会影响人类免疫系统。

众所周知，我们口腔中存在着大量细菌，这些微生物对我们的口腔健康和整体健康既可能产生积极影响，也可能带来负面影响。在发表于《自然-通讯》期刊的一项研究中，研究人员报告了口腔微生物组的一个新发现：这些与微生物主体基因组分离的巨型细菌DNA片段。研究团队还发现，这些DNA片段与人体免疫系统的变化甚至某些癌症的发生存在关联。

未参与该研究的ADA福赛斯研究所教授弗洛伊德·杜怀斯特通过邮件表示，这项研究提供了"理解口腔微生物组与人类健康疾病关系的新拼图"。

过去十年蓬勃发展的微生物组研究表明，人体各部位的微生物组在健康与疾病中扮演重要角色。研究人员已识别出口腔、肠道等部位微生物的种类与比例，并通过分析这些特征差异与健康状况的关联展开研究。

尽管这些微生物的基因组已被广泛研究，但传统遗传学分析仍未能完全揭示微生物组与整体健康状态间的所有联系。东京大学铃木穣实验室受土壤细菌中巨型染色体外元件发现的启发，决心探索这些缺失的数据。染色体外元件是独立于主体基因组的DNA片段，人类线粒体DNA就属于此类，而细菌中最常见的染色体外元件是质粒。

现为斯坦福大学研究员的研究主要作者木口悠也及其同事推测，巨型染色体外元件可能同样存在于土壤之外的环境中。"或许这类巨型染色体外元件广泛存在于环境、微生物组或病原体中，"木口表示，"但我们在人类共生微生物组中尚未发现此类巨型元件的先例。"

通过对数百份唾液样本的研究，研究人员首次在口腔微生物组中发现了巨型染色体外元件，并将其命名为"因环"。该名称源自其特性描述："插入序列编码-口腔来源-环状基因组结构"。研究显示约74%的参与者口腔微生物组中存在因环。

为何至今才发现因环？大多数细菌遗传实验采用短读长测序技术，这种方法需要将DNA切割成小片段进行测序后重新组装。虽然能轻松检测普通质粒等小型染色体外元件，但对结构复杂的大型因环却难以识别。研究团队采用成本更高、耗时更长的长读长测序技术，通过对大片段DNA进行测序组装，最终在人类唾液样本中识别出这些巨型染色体外DNA。

通过将测序结果与同一批志愿者的血液样本进行关联分析，研究人员发现因环水平的差异与免疫系统变化存在关联，包括对特定细菌和病毒感染的免疫反应差异。研究涉及的68名头颈癌或结直肠癌患者口腔微生物组中的因环水平显著低于健康人群，这表明这些新型DNA结构有望成为未来的癌症生物标志物。

接下来，研究人员计划在实验室培养这些因环，以深入研究其功能以及在细菌和人类间的传播机制。杜怀斯特表示："既然已经确认因环的存在，我们将努力揭示其在健康与疾病中的功能与潜在作用。"

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