腸道菌群失調(diào)可能導(dǎo)致腹瀉、腹脹、便秘、口臭、皮膚過(guò)敏等疾病。補(bǔ)充益生菌已成為人們?nèi)粘１＝》椒ㄖ?。但為什么有些菌群可以定植（定殖）在腸道中，有些卻不行？

近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）在線發(fā)表論文，來(lái)自美國(guó)哥倫比亞大學(xué)和洛克菲勒大學(xué)的研究人員提供了一種新的計(jì)算框架，通過(guò)大規(guī)模比較基因組學(xué)，揭示了微生物與腸道定植相關(guān)的基因模塊。

研究人員發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌蛋白TrhP和YigZ是其在腸道定植的必需關(guān)鍵因子。如果過(guò)表達(dá)yigZ基因，可使大腸桿菌MG1655在腸道定植能力增強(qiáng)100倍以上。

這些最新發(fā)現(xiàn)對(duì)理解胃腸道 (GI) 菌群失調(diào)相關(guān)疾病以及開(kāi)發(fā)精準(zhǔn)的治療方法，甚至“腸道菌群編程”都至關(guān)重要。

該論文稱，微生物棲息在各種各樣的環(huán)境中。但其適應(yīng)多樣化環(huán)境的能力的分子機(jī)制在很大程度上仍未得到探索。當(dāng)我們渴望設(shè)計(jì)微生物和相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)，以造福人類健康和環(huán)境可持續(xù)性時(shí)，人們需要一種方法來(lái)系統(tǒng)而快速地確定微生物在整個(gè)生物圈中生態(tài)位定植的遺傳基礎(chǔ)。

在最新發(fā)表的論文中，研究人員提供了一種新的框架，通過(guò)計(jì)算識(shí)別與特定環(huán)境（或棲息地、生態(tài)位）定植相關(guān)的微生物基因，利用互信息(MI)來(lái)識(shí)別基因組中對(duì)微生物定植高度有用的蛋白質(zhì)，并評(píng)估相關(guān)因子對(duì)微生物定植能力的影響。

實(shí)驗(yàn)和生態(tài)證據(jù)表明，細(xì)微的基因變異可以顯著影響微生物在腸道中的定植能力。

馴化的“野生型 ”大腸桿菌菌株K12 MG1655 已在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)和傳代近一個(gè)世紀(jì)，它在小鼠和人類中表現(xiàn)出較差的定植性。但是在前述最新發(fā)表的研究中，yigZ mp13基因拷貝數(shù)的適度增加約5倍即可顯著增強(qiáng)大腸桿菌的早期腸道定植。

此外，研究人員表示，成功“落戶”腸道可能需要微生物進(jìn)化出獨(dú)特的機(jī)制來(lái)優(yōu)化“落戶”過(guò)程的各個(gè)階段——播種、擴(kuò)張、競(jìng)爭(zhēng)和長(zhǎng)期持續(xù)。但目前的“基因型-棲息地”關(guān)聯(lián)方法缺乏這樣的分辨率。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)顯示，八只小鼠中，僅有一只小鼠的腸道中在74天后仍存在過(guò)表達(dá)yigZ基因的大腸桿菌。這意味著該大腸桿菌菌株可能缺少長(zhǎng)期定植小鼠腸道所需的其他輔助因子。這一發(fā)現(xiàn)為未來(lái)的研究指明了方向。