宏基因组组装的基因组揭示了血吸虫病传播媒介光滑双脐螺的碳水化合物和氮代谢机制

Metagenome-Assembled Genomes Reveal Mechanisms of Carbohydrate and Nitrogen Metabolism of Schistosomiasis-Transmitting Vector Biomphalaria Glabrata

Microbiology Spectrum [IF: 7.17]

DOI：https://doi.org/10.1128/spectrum.01843-21

发表日期：2022-03-07

第一作者: Shuling Du(杜淑玲)^1,2,Xi Sun(孙希)^2,3,4

通讯作者：Zhongdao Wu(吴忠道)(wuzhd@mail.sysu.edu.cn)^2,3,4,Tao Ding(丁涛)(dingt8@mail.sysu.edu.cn)^1,2,4

合作作者: Jingxiang Zhang, Datao Lin, Runzhi Chen, Ying Cui, Suoyu Xiang

主要单位：

^1,2,3中山大学(Department of Immunology, Zhongshan School of Medicine, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China;Key Laboratory of Tropical Disease Control, Ministry of Education, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China;Department of Immunology, Zhongshan School of Medicine, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China)

⁴广东省生物病媒防治工程技术研究中心(Provincial Engineering Technology Research Center for Biological Vector Control, Guangzhou, China)

血吸虫病是全球第二大重要的寄生虫病，患病人数仅次于疟疾。由于缺乏有效的疫苗，降低媒介淡水螺的数量仍是控制和消除血吸虫病的有效手段。然而，由于化学灭螺药物的长期使用导致抗药性和环境污染等问题日益突出，迫切需要研发新型、安全有效的替代方法。近年来，一系列的研究提示肠道菌群在宿主的生长发育、营养代谢、免疫防御甚至生理行为等诸多方面扮演重要角色，对肠道菌群的干预也逐渐成为病虫害和虫媒传染病防治的热门靶点。因此，通过研究螺类肠道微生物组寻求阻断螺类传播的疾病的新方法具有巨大的潜在应用价值。然而目前关于肠道微生物如何调控螺类正常生命活动的过程尚不清楚，严重制约了绿色螺类防控技术的发展。

2022年3月7日，中山大学中山医学院丁涛、吴忠道团队联合在美国微生物学会(ASM)期刊《Microbiology Spectrum》 (IF: 7.17) 发表了题为“Metagenome-Assembled Genomes Reveal Mechanisms of Carbohydrate and Nitrogen Metabolism of Schistosomiasis-Transmitting Vector Biomphalaria Glabrata”的研究论文。为探究上述问题，研究团队以曼氏血吸虫的中间宿主光滑双脐螺为研究对象，利用宏基因组测序和分箱技术，发现淡水螺体内的肠道菌群不仅含有丰富的参与淀粉、半纤维素和几丁质等多糖降解的酶基因，还能保护宿主免受水生环境硝酸盐的毒害。

本研究构建了世界上首个由84个微生物基因组草图组成的光滑双脐螺肠道微生物参考基因集，这一数据库可供研究者深入了解光滑双脐螺肠道菌群的种类丰度和功能图谱。研究者发现，与陆生动物肠道微生物大部分是厚壁菌和拟杆菌不同，光滑双脐螺的肠道优势菌以拟杆菌和变形菌为主。功能分析结果显示，这些细菌主要通过淀粉、半纤维素和几丁质降解利用系统协助宿主消化植物中的复杂多糖。值得注意的是，淡水螺肠道内栖息的细菌具有完整的反硝化通路，可能将水体氨氮毒素转化为无毒害物质。研究者还发现，食物和年龄两个因素都会对光滑双脐螺的肠道菌群结构和碳氮代谢产生显著影响。本研究的重要意义在于加深了人们对淡水螺类肠道微生物重要性的理解，为螺类的基础研究提供新思路，也为研发螺类绿色防控技术奠定了理论基础。

图1 光滑双脐螺肠道微生物碳水化合物活性酶种类

图2 光滑双脐螺肠道微生物氮代谢分析结果

论文的通讯作者是中山大学中山医学院的吴忠道教授和丁涛教授，第一作者为中山医学院硕士研究生杜淑玲和孙希副教授。该工作得到了中山大学百人计划项目、国家重点研发计划、广东省重点领域研究计划和高等学校学科创新引智计划的资助和支持。

Reference

Shuling Du, Xi Sun, Jingxiang Zhang, Datao Lin, Runzhi Chen, Ying Cui, Suoyu Xiang, Zhongdao Wu, Tao Ding. Metagenome-Assembled Genomes Reveal Mechanisms of Carbohydrate and Nitrogen Metabolism of Schistosomiasis-Transmitting Vector Biomphalaria Glabrata. Microbiology Spectrum (2022). https://doi.org/10.1128/spectrum.01843-21

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