Science科研| Science：Split-pool條形碼法測(cè)定微生物單細(xì)胞RNA序列 本文由弈軒編譯 美國(guó)華盛頓大學(xué)華盛頓大學(xué)分子工程與科學(xué)研究所Georg Seelig等人于2020年12月17日在Science發(fā)表題為《Microbial single-cell RNA sequencing by split-pool barcoding》的文章,，本研究發(fā)現(xiàn)了一種新的鑒定細(xì)菌基因表達(dá)的工具,，是用于革蘭氏陰性和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的高通量scRNA-seq方法——MicroSPLiT。該方法為高通量分析細(xì)菌群落中的基因表達(dá)鋪平了道路,，為微生物組的單細(xì)胞分析提供了可能性,。 摘要：單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）已成為鑒定真核生物基因表達(dá)的重要工具，但目前的方法與細(xì)菌不兼容,。在這里,，我們介紹microSPLiT，這是一種用于革蘭氏陰性和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的高通量scRNA-seq方法,，可以解決異質(zhì)轉(zhuǎn)錄狀態(tài),。我們將microSPLiT應(yīng)用于不同生長(zhǎng)階段采樣的超過(guò)25000個(gè)枯草芽孢桿菌細(xì)胞，從而創(chuàng)建了新陳代謝和生活方式變化的圖譜,。我們檢索了與已知但罕見(jiàn)的狀態(tài)（如能力和原噬菌體誘導(dǎo)）相關(guān)的詳細(xì)基因表達(dá)譜,，并且還鑒定了新發(fā)現(xiàn)且意想不到的基因表達(dá)狀態(tài)，包括細(xì)胞亞群中生態(tài)位代謝途徑的異質(zhì)激活,。MicroSPLiT為高通量分析細(xì)菌群落中的基因表達(dá)鋪平了道路,，否則無(wú)法進(jìn)行單細(xì)胞分析，如天然微生物群,。 原名：Microbial single-cell RNA sequencing by split-pool barcoding 譯名：Split-pool條形碼法測(cè)定微生物單細(xì)胞RNA序列 期刊：Science IF：41.845 發(fā)表時(shí)間：2020.12 通訊作者：Georg Seelig 通訊作者單位：美國(guó)華盛頓大學(xué)華盛頓大學(xué)分子工程與科學(xué)研究所 DOI號(hào)：10.1126/science.aba5257 原文鏈接： https://science./content/early/2020/12/16/science.aba5257?rss=1 科研| Science：海洋沉積顆粒物中微生物的硫酸鹽還原作用和有機(jī)硫的形成 本文由小白同學(xué)編譯 2020年12月17日出版的《科學(xué)》雜志發(fā)表了美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校M. R. Raven研究組的最新研究成果,。研究發(fā)現(xiàn)，在熱帶東部北太平洋的缺氧帶,，海洋沉積顆粒物上的微生物能夠還原硫酸鹽并形成有機(jī)硫,，這使得更多的碳被保留下來(lái)，并維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定,。這項(xiàng)研究有助于理解海洋缺氧帶如何影響有機(jī)碳的循環(huán),。 摘要：氣候變暖使得海洋中缺氧區(qū)域不斷擴(kuò)大，這可能會(huì)改變碳,、硫,、氮等元素的地球化學(xué)循環(huán)。然而,，目前,，缺氧環(huán)境影響有機(jī)碳循環(huán)和封存的作用機(jī)制還不甚明了。本研究在熱帶東部北太平洋缺氧帶的沉積物中,，發(fā)現(xiàn)了微生物還原硫酸鹽的現(xiàn)象,，一些微生物產(chǎn)生的硫化物能夠迅速形成耐酸的有機(jī)硫。顆粒物上發(fā)生的硫化作用可以增強(qiáng)海洋缺氧帶中沉積物對(duì)碳的固持能力,，并在不斷擴(kuò)大的海洋缺氧帶和大氣CO2之間起到穩(wěn)定的反饋?zhàn)饔?。相似機(jī)制可能也有助于解釋在地球歷史上那些更為極端的情況下，與海洋缺氧帶有關(guān)的有機(jī)碳保存事件,。 原名：Microbial sulfate reduction and organic sulfur formation in sinking marine particles 譯名：海洋沉積顆粒物中微生物的硫酸鹽還原作用和有機(jī)硫的形成 期刊：Science IF：41.845 發(fā)表時(shí)間：2020.12 通訊作者：M. R. Raven 通訊作者單位：加州大學(xué)圣芭芭拉分校 DOI號(hào)：10.1126/science.abc6035 原文鏈接： https://science./content/early/2020/12/16/science.abc6035?rss=1 Nature科研| Nature Biotechnology：基于深度變分自動(dòng)編碼器優(yōu)化宏基因組Binning和組裝 本文由橙編譯 丹麥哥本哈根大學(xué)諾和諾德基金會(huì)蛋白質(zhì)研究中心Simon Rasmussen等人于2021年01月04日在Nature Biotechnology發(fā)表題為《Improved metagenome binning and assembly using deep variational autoencoders》的文章,，本研究基于變分自動(dòng)編碼器開(kāi)發(fā)了能夠用于宏基因組Binning（VAMB）的軟件，該軟件使用深度變分自動(dòng)編碼器在聚類(lèi)之前對(duì)編碼序列共豐度和k-mer分布信息進(jìn)行分析,。為微生物生態(tài)研究中宏基因組學(xué)Binning的研究具有重要的應(yīng)用參考價(jià)值,。 摘要：盡管最近在宏基因組Binning方面相關(guān)的研究有所進(jìn)展，但從宏基因組數(shù)據(jù)中重建微生物物種仍然具有挑戰(zhàn)性,。作者開(kāi)發(fā)了基于變分自動(dòng)編碼器開(kāi)發(fā)了能夠用于宏基因組Binning（VAMB）的軟件,，該軟件使用深度變分自動(dòng)編碼器在聚類(lèi)之前對(duì)編碼序列共豐度和k-mer分布信息進(jìn)行分析。結(jié)果表明,，變分自動(dòng)編碼器能夠在之前對(duì)數(shù)據(jù)集沒(méi)有任何了解的情況下生成兩種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù),。VAMB 優(yōu)于現(xiàn)有的其他Binning軟件。此外,，VAMB能夠分離獲得相似度高達(dá)99.5%的平均核苷酸相似度（Average Nucleotide Identity,，ANI）的菌株，并且從1000個(gè)人類(lèi)腸道微生物樣本的數(shù)據(jù)集中重建了255個(gè)近乎完整的Bacteroides vulgatus和91個(gè)近乎完整的Bacteroides dorei特異性基因組,。作者發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中的2606個(gè)近乎完整的Bins表明人類(lèi)腸道微生物群的物種具有不同的地理分布模式,。VAMB軟件說(shuō)明及原始代碼存儲(chǔ)在https://github.com/RasmussenLab/vamb。 原名：Improved metagenome binning and assembly using deep variational autoencoders 譯名：基于深度變分自動(dòng)編碼器優(yōu)化宏基因組Binning和組裝 期刊：Nature Biotechnology IF：31.864 發(fā)表時(shí)間：2021.01.04 通訊作者：Simon Rasmussen 通訊作者單位：丹麥哥本哈根大學(xué)諾和諾德基金會(huì)蛋白質(zhì)研究中心 DOI號(hào)：10.1038/s41587-020-00777-4 原文鏈接： https://www./articles/s41587-020-00777-4 科研| Nature Microbiology: 微量氣體氧化劑是土壤微生物群落中廣泛存在的活躍分子 本文由陶陶編譯 澳大利亞維多利亞州克萊頓莫納什大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院Sean K. Bay等人于2021年1月4日在Nature Microbiology上發(fā)表題為《Trace gas oxidizers are widespread and active members of soil microbial communities》的文章,，本研究通過(guò)宏基因組學(xué),、生物地球化學(xué)和建模方法來(lái)確定土壤微生物群落如何滿(mǎn)足能量和碳需求，發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)能源可能維持大多數(shù)土壤細(xì)菌存在,，這對(duì)于理解不斷變化的世界中的大氣化學(xué)和微生物生物多樣性也具有廣泛的意義,。 文章摘要：全球土壤微生物被認(rèn)為主要是由有機(jī)碳源維持的。某些細(xì)菌也消耗無(wú)機(jī)能源,，如微量氣體,，但它們被認(rèn)為是稀有的群落成員，除非在一些營(yíng)養(yǎng)貧乏的土壤中,。在這里,，我們結(jié)合宏基因組學(xué)、生物地球化學(xué)和建模方法來(lái)確定土壤微生物群落如何滿(mǎn)足能量和碳需求,。對(duì)40個(gè)宏基因組和757個(gè)衍生基因組的分析表明,，超過(guò)70%的土壤細(xì)菌編碼酶以消耗無(wú)機(jī)能源,。來(lái)自19門(mén)的細(xì)菌編碼酶，利用微量氣體氫和一氧化碳作為有氧呼吸的補(bǔ)充電子供體,。此外,，我們還發(fā)現(xiàn)了第四門(mén)(Gemmatimonadota) 具有好氧甲烷氧化能力。與宏基因組分析一致,，來(lái)自不同生境的土壤剖面中的群落迅速氧化了氫和一氧化碳,，并在低于大氣濃度的較低范圍內(nèi)氧化甲烷。熱力學(xué)模型表明,，由這三種氣體的氧化產(chǎn)生的功率足以滿(mǎn)足能夠消耗它們的細(xì)菌細(xì)胞的維護(hù)需求,。多種細(xì)菌還編碼酶，以使用微量氣體作為電子供體來(lái)支持碳固定,?？偠灾?strong>這些發(fā)現(xiàn)表明,，痕量氣體氧化在土壤生態(tài)系統(tǒng)中具有主要的選擇優(yōu)勢(shì),，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，首選有機(jī)底物的可用性限制了微生物的生長(zhǎng),。無(wú)機(jī)能源可能維持大多數(shù)土壤細(xì)菌的這一發(fā)現(xiàn),，對(duì)于理解不斷變化的世界中的大氣化學(xué)和微生物生物多樣性也具有廣泛的意義。 原名：Trace gas oxidizers are widespread and active members of soil microbial communities 譯名：微量氣體氧化劑是土壤微生物群落中廣泛存在的活躍分子 期刊：Nature Microbiology IF：15.540 發(fā)表時(shí)間：2021.1.4 通訊作者：Eleonora Chiri or Chris Greening 通訊作者單位：澳大利亞維多利亞州克萊頓莫納什大學(xué)生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所微生物學(xué)系 DOI號(hào)：10.1038/s41564-020-00811-w 原文鏈接： https://www./articles/s41564-020-00811-w 科研| Nature Microbiology：使用BiofilmQ工具定量圖像分析微生物群落 本文由茗溪編譯 德國(guó)馬爾堡菲利普斯大學(xué)物理系,、Max Planck陸地微生物研究所的Knut Drescher等人于2021年1月5日在Nature Microbiology發(fā)表題為《Quantitative image analysis of microbial communities with BiofilmQ》的文章,，該研究提出了一種全面的細(xì)胞測(cè)量軟件工具，可助于定量分析微生物群落,。BiofilmQ用于分析各種空間結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)幾何形狀的微生物群落的熒光圖像,，包括微觀、介觀,、宏觀的菌落和表面上的生物膜,，自由漂浮的聚集物以及真核生物宿主環(huán)境中的群落。不僅如此,，它還可以分析微生物群落的大小,、生長(zhǎng)幾何形狀、形態(tài),、物種或熒光通道的數(shù)量,。BiofilmQ包括以下3種不同的分割選項(xiàng)：(1)使用經(jīng)典算法自動(dòng)分割；(2) 即時(shí)視覺(jué)反饋支持的半手動(dòng)閾值,；(3) 將預(yù)分割的圖像導(dǎo)入BiofilmQ,。總之,，BiofilmQ主要關(guān)注的是分割步驟后的細(xì)胞檢測(cè),、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化,。 摘要：生物膜是代表了地球上高度豐富的微生物群落的生命形式。一般來(lái)說(shuō),，表型和基因型變異發(fā)生在生物膜的三維空間和時(shí)間內(nèi),。因此，顯微鏡和定量圖像分析對(duì)于闡明它們的功能來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的,。故在本研究中，我們提出了BiofilmQ--一個(gè)全面的圖像細(xì)胞測(cè)量軟件工具,，用于自動(dòng)和高通量定量,、分析和可視化許多生物膜的內(nèi)部和整個(gè)生物膜在三維空間和時(shí)間的特性。 原名：Quantitative image analysis of microbial communities with BiofilmQ 譯名：使用BiofilmQ工具定量圖像分析微生物群落 期刊：Nature Microbiology IF：15.54 發(fā)表時(shí)間：2021.1 通訊作者：Knut Drescher 通訊作者單位：德國(guó)菲利普斯大學(xué)物理系,、Max Planck陸地微生物研究所 DOI號(hào)：10.1038/s41564-020-00817-4 原文鏈接： https://www./articles/s41564-020-00817-4 科研| Nature Microbiology：開(kāi)菲爾微生物群落中的代謝協(xié)作和時(shí)空生態(tài)位劃分 本文由jacky編譯 歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Kiran Raosaheb Patil團(tuán)隊(duì)于2021年1月4日在Nature Microbiology上發(fā)表題為《Metabolic cooperation and spatiotemporal niche partitioning in a kefir microbial community》的文章,。作者系統(tǒng)性地研究了開(kāi)菲爾這種自然條件中復(fù)雜微生物群落間的相互作用，揭示了復(fù)雜微生物群落是如何通過(guò)時(shí)空生態(tài)位劃分而趨于穩(wěn)定的,。這種條件下的時(shí)空生態(tài)位分離可能也適用于其他微生物系統(tǒng),，對(duì)破譯復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)具有重要的參考意義。 文章摘要：微生物群落的組成經(jīng)常發(fā)生復(fù)雜的變化,，但不同物種間仍能保持穩(wěn)定共存,。這種長(zhǎng)期共存的機(jī)制仍然不清楚，因?yàn)槲⑸锶郝涞墓こ袒?，異地適應(yīng)培養(yǎng)以及合成組裝等因素限制了系統(tǒng)性的研究,。在這里，作者展示了開(kāi)菲爾,，一種由原核生物 (主要是乳酸菌和醋酸菌) 和酵母菌 (酵母菌科) 組成的天然牛奶發(fā)酵群落,，是如何通過(guò)物種和代謝物動(dòng)態(tài)的時(shí)空協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定共存的。在牛奶發(fā)酵過(guò)程中,，開(kāi)菲爾顆粒 (一種由開(kāi)菲爾微生物合成的多糖基質(zhì)) 大量生長(zhǎng),，但成分保持不變。相比之下,，牛奶中微生物的定殖是按順序進(jìn)行的,，早期的微生物通過(guò)提供氨基酸和乳酸等可用的代謝物為后來(lái)者提供基礎(chǔ)。通過(guò)代謝組學(xué),、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和物種間相互作用的大規(guī)模圖譜,，作者展示了難利用牛奶的微生物如何通過(guò)代謝合作，谷物和牛奶之間的不均勻分配在群落中生存,，甚至占據(jù)主導(dǎo)地位,。總體而言,，作者的發(fā)現(xiàn)揭示了物種間的相互作用如何在空間和時(shí)間上分割,，從而導(dǎo)致穩(wěn)定的共存,。 原名：Metabolic cooperation and spatiotemporal niche partitioning in a kefir microbial community 譯名：開(kāi)菲爾微生物群落中的代謝協(xié)作和時(shí)空生態(tài)位劃分 期刊：Nature Microbiology IF：15.54 發(fā)表時(shí)間：2021.1.4 通訊作者：Kiran Raosaheb Patil 通訊作者單位：歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 & 劍橋大學(xué) DOI號(hào)：10.1038/ s41564-020-00816-5 原文鏈接： https://www./articles/s41564-020-00816-5 科研| Nature Communications：利用ProMethION的長(zhǎng)讀元基因組學(xué)揭示口腔噬菌體及其與宿主細(xì)菌的相互作用 本文由萌萌依編譯 日本國(guó)立傳染病研究所Koji Yahara等人于2021年01月04日在Nature Communications發(fā)表題為《Long-read metagenomics using PromethION uncovers oral bacteriophages and their interaction with host bacteria》的文章，文章使用ProMethatION對(duì)人類(lèi)唾液進(jìn)行了元基因組研究,，識(shí)別了數(shù)百個(gè)病毒contigs,，展現(xiàn)了對(duì)噬菌體/原噬菌體的泛基因組多樣性。研究證明了利用長(zhǎng)閱讀的ProMethatION元基因組學(xué)在鑒定噬菌體及其與宿主細(xì)菌相互作用方面的潛力,。 文章摘要：噬菌體(噬菌體),，或細(xì)菌病毒，包括作為人類(lèi)微生物群的一部分,，在世界范圍內(nèi)高度多樣化,。盡管有一些元基因組研究集中在口腔噬菌體上，但它們依賴(lài)于短讀長(zhǎng)測(cè)序,。在這里,，我們使用ProMethatION對(duì)人類(lèi)唾液進(jìn)行了元基因組研究。我們分析整合了ProMethION和HiSeq的數(shù)據(jù),，識(shí)別了數(shù)百個(gè)病毒contigs,，發(fā)現(xiàn)分別有0-43.8%和12.5-56.3%的噬菌體和原噬菌體與之前報(bào)道的無(wú)法聚類(lèi)。我們的分析展示了增強(qiáng)的序列骨架（scaffolding）以及將原噬菌體放入宿主基因組并進(jìn)行分類(lèi)的能力,。此外,，還鑒定了一個(gè)Streptococcus噬菌體/原噬菌體和九個(gè)巨型噬菌體/原噬菌體,。86%的噬菌體/原噬菌體群和67%的巨型噬菌體/原噬菌體含有抗菌素耐藥基因,。對(duì)噬菌體/原噬菌體的泛基因組分析顯示出豐富的多樣性,，分別有0.3%和86.4%的基因是核心基因和單態(tài)基因。此外,，我們的研究表明,，存在于人體唾液中的口腔噬菌體承受著逃避CRISPR免疫的選擇壓力。我們的研究證明了利用長(zhǎng)閱讀的ProMethatION元基因組學(xué)在鑒定噬菌體及其與宿主細(xì)菌相互作用方面的潛力,。 原名：Long-read metagenomics using PromethION uncovers oral bacteriophages and their interaction with host bacteria 譯名：利用ProMethion的長(zhǎng)讀元基因組學(xué)揭示口腔噬菌體及其與宿主細(xì)菌的相互作用 期刊：Nature Communications IF：12.121 發(fā)表時(shí)間：2021.01 通訊作者：Koji Yahara 通訊作者單位：日本國(guó)立傳染病研究所 DOI號(hào)：10.1038/s41467-020-20199-9 原文鏈接： https://www./articles/s41467-020-20199-9 科研| Nature communications：對(duì)SusCD介導(dǎo)的腸道共生體聚糖攝取的見(jiàn)解 本文由小范兒編譯 英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)醫(yī)學(xué)院生物科學(xué)研究所David N. Bolam & Bert van den Berg等人于2021年1月4日在Nature communications發(fā)表題為《Insights into SusCD-mediated glycan import by a prominent gut symbiont》的文章,，在這項(xiàng)研究中，表征了Bt1762-63 SusCD轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)β2,6果糖寡糖（FOS）的結(jié)合和攝取,。結(jié)果為研究腸道優(yōu)勢(shì)菌的SusCD復(fù)合物導(dǎo)入多糖的機(jī)制提供重要的見(jiàn)解,。 文章摘要：擬桿菌門(mén)是哺乳動(dòng)物腸道的優(yōu)勢(shì)門(mén)之一，通過(guò)“踏板倉(cāng)”運(yùn)輸機(jī)制,，SusCD蛋白復(fù)合物通過(guò)外膜主動(dòng)吸收大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),。然而，SusCD在聚糖吸收中的許多功能仍不清楚,，包括配體結(jié)合,、SusD蓋的作用和底物運(yùn)輸?shù)拇笮∠拗啤?strong>本文研究β-2,6果寡糖 (FOS) 通過(guò)SusCD被攝取進(jìn)入擬桿菌，闡明SusCD的功能。共晶體結(jié)構(gòu)揭示參與聚糖識(shí)別的殘基,，表明大的結(jié)合腔可以容納幾個(gè)底物分子,，每個(gè)底物分子的大小可達(dá)?2.5 kDa，通過(guò)自然質(zhì)譜和等溫滴定量熱法結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證,。體內(nèi)的突變研究為SusCD裝置的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征提供功能上的見(jiàn)識(shí),，完整的二聚SusCD復(fù)合體的cryo-EM揭示轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的幾種不同狀態(tài)，直接直觀地展示pedal bin轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的動(dòng)力學(xué),。 關(guān)鍵詞：擬桿菌,、運(yùn)輸機(jī)制、SusCD 原名：Insights into SusCD-mediated glycan import by a prominent gut symbiont 譯名：對(duì)SusCD介導(dǎo)的腸道共生體聚糖攝取的見(jiàn)解 期刊：nature communications IF：12.121 發(fā)表時(shí)間：2021.01.04 通訊作者：David N. Bolam & Bert van den Berg 通訊作者單位：英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)醫(yī)學(xué)院生物科學(xué)研究所 DOI號(hào)：10.1038/s41467-020-20285-y 原文鏈接： https://www./articles/s41467-020-20285-y#citeas 免費(fèi)領(lǐng)取方法 關(guān)注《微生態(tài)》公眾號(hào),，掃碼聯(lián)系微生態(tài)老師15（微信號(hào)M19925440349）,，備注《頂級(jí)期刊微生物最新研究進(jìn)展文獻(xiàn)包（20210110）》，即可獲得文獻(xiàn)包,。
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