东京大学的研究人员取得了意外发现:在人类口腔中存在名为Inocles的巨型DNA元件。这些此前未被检测到的遗传物质在帮助口腔细菌适应动态环境变化方面发挥核心作用,其研究为微生物如何在人体定植提供了新见解,对健康和疾病研究具有重要意义。
人们或许认为现代医学已全面了解人体,但过去十年仍发现了未知器官。当前人体微生物组研究正处复兴期,包括肠道和口腔微生物组。受土壤微生物组中外源DNA发现启发,项目研究副教授木口佑哉团队分析了东京大学铃木裕也实验室收集的唾液样本,试图在人体口腔中寻找类似遗传物质。
"我们已知口腔微生物组存在多种细菌,但它们的许多功能及其执行机制尚不明确,"木口表示。"研究过程中我们发现了Inocles这种染色体外DNA——存在于细菌细胞主DNA之外的遗传片段。这就如同书籍的装订脚注,我们才刚开始解读它们的功能。"
检测Inocles面临重大挑战,常规测序技术会将遗传数据碎片化。研究团队采用长读长测序技术,并由共同第一作者滨本奈津开发preNuc方法选择性去除唾液样本中的人类DNA,最终首次组装出完整的Inocle基因组。这些DNA元件由唾液链球菌携带,平均长度达350千碱基对,是人体微生物组中最大的染色体外遗传元件之一,远超最多仅数万碱基对的质粒。
"这些长DNA序列携带多种功能基因,包括抗氧化应激、DNA损伤修复和细胞壁相关基因,可能参与环境压力响应。"木口解释道。团队计划建立稳定的培养方法,研究Inocles的功能机制、传播可能性及其对龋齿、牙周病的影响。由于74%的人类群体可能携带该DNA元件,且与严重疾病可能存在关联,其发现为口腔健康研究开辟了新方向。
这项突破源于技术革新,过去因测序技术限制,这种大型DNA元件长期未被发现。研究团队将结合实验室实验和AlphaFold计算模拟,进一步解析Inocles的生物学功能。该发现不仅揭示了人体与共生微生物的复杂关系,更为疾病标志物开发提供了潜在方向。
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