霍乱病原体可从邻近细菌中获取大量遗传物质

2015年，由Melanie Blokesch领导的EPFL研究人员在《科学》杂志上发表了一篇开创性的论文，表明负责霍乱的细菌霍乱弧菌使用弹簧枪来刺伤附近的细菌并窃取其DNA。他们确定了长矛机制为所谓的“ VI型分泌系统”或T6SS，也用于许多其他细菌的细菌间竞争。

霍乱弧菌利用其T6SS与水生环境中的其他细菌竞争并获得新的遗传物质，病原体吸收并交换其自身基因组的某些部分。这种“水平基因转移”模式导致快速进化和病原体出现。病原体霍乱弧菌自1817已经引起七大霍乱大流行，并根据目前世界卫生组织的数据，但每年仍导致10多万人，并感染可达400万人，主要是在贫困或欠发达国家。

现在，Blookesch的小组发现了霍乱弧菌在一次攻击中可以窃取的DNA范围：超过150,000个核酸碱基对，或一次大约150个基因(霍乱细菌总共携带约4,000个基因)。研究人员通过对从附近细菌中窃取DNA之前和之后的近400种霍乱弧菌菌株的整个基因组进行测序，计算出了这个数字。

先前的研究试图通过喂给它们大量纯化的DNA来确定有多少DNA感受态细菌可以吸收并整合到其基因组中。但是，这不能反映细菌生存和运行的自然条件，因为环境中缺乏大量的游离DNA。霍乱弧菌的T6SS介导的DNA窃取使细菌能够获得新近释放的长DNA片段。这种细菌的行为与细菌通常生活在海洋和河口的几丁质表面(例如贝壳)紧密相关。

为了解决这个问题，EPFL研究人员在几丁质共培养中研究了两种无关的(非克隆)霍乱弧菌菌株。这使他们能够在更自然的条件下确定两种菌株之间DNA交换的频率和程度。

这项由博士生NoémieMatthey领导的研究发现，携带功能性和几丁质诱导性T6SS系统的霍乱弧菌菌株比不携带细菌的霍乱弧菌更有效地转移DNA。捕食性细菌从其被杀死的猎物中获得了较大的基因组区域-多达上述150,000个碱基对。

作者得出结论，霍乱弧菌的环境“生活方式”能够以足够的编码能力交换遗传物质，从而可以显着加速细菌的进化。

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