USP25基因敲除通过调控肠道菌群组成与功能影响宿主健康的机制研究

本研究针对USP25（泛素特异性蛋白酶25）缺失如何影响肠道菌群这一科学问题，通过16S rRNA扩增子测序和宏基因组测序技术，对比分析了USP25敲除（KO）小鼠与野生型（WT）小鼠的肠道微生物差异。结果显示，KO小鼠菌群中生物膜形成能力增强、革兰氏阴性菌比例升高，且抗生素耐药基因（如四环素、头孢菌素类）显著增加，同时保护性微生物与潜在病原体比例发生改变。该研究揭示了USP25通过调控菌群功能影响宿主免疫的机制，为靶向肠道微生物的疾病治疗策略提供了新思路。

　　

研究背景与科学问题
肠道菌群与宿主健康密切相关，其组成和功能受宿主遗传因素调控。近年来，泛素特异性蛋白酶25（USP25）因其在癌症、神经退行性疾病和免疫调控中的作用备受关注。已有研究表明，USP25缺失可增强结肠免疫反应并提高对特定细菌感染的抵抗力，但其对肠道菌群的影响尚未系统研究。这一空白限制了人们对USP25通过菌群-宿主互作影响疾病机制的全面理解。

研究设计与技术方法
莆田学院附属医院等机构的研究团队通过对比10只USP25敲除（KO）小鼠和10只野生型（WT）小鼠的粪便样本，结合16S rRNA扩增子测序（V3-V4区）和宏基因组测序（6例样本），分析了菌群多样性、组成及功能差异。关键技术包括：DADA2降噪生成扩增子序列变异（ASVs）、PICRUSt2功能预测、LEfSe分析差异菌群，以及基于ARDB/CARD数据库的抗生素耐药基因注释。

研究结果

1. 菌群多样性差异
尽管α多样性指数（如Shannon、Chao1）无显著差异，PCoA分析显示KO与WT组菌群结构显著分离（PC1解释36.38%变异）。KO组特有1,858个ASVs，WT组特有1,723个，共享224个（图1E）。

2. 分类学组成变化
KO组中Alistipes、Lachnospiraceae_NK4A136_group等革兰氏阴性菌富集，而WT组以norank_f_Muribaculaceae等革兰氏阳性菌为主（图3）。宏基因组进一步证实KO组Bacteroides、Ligilactobacillus等有益菌减少（图5C）。

3. 功能表型预测
BugBase分析显示KO组菌群更倾向形成生物膜（图4C），且应激耐受性降低（图4F）。KEGG通路富集发现KO组果糖/甘露糖代谢、链霉素生物合成通路活跃（图6B）。

4. 抗生素耐药性增强
KO组携带更多四环素（tetB(P)）、头孢菌素（cfr(B)）耐药基因（图7A），可能与临床抗生素疗效风险相关。

5. 病原体与益生菌动态
KO组潜在病原体如Enterococcus faecalis减少，但毒力因子（如LPS）增加（图8B-C），提示USP25缺失可能通过改变菌群-免疫互作影响宿主防御。

结论与意义
该研究首次阐明USP25通过调控肠道菌群组成（如革兰氏阴性/阳性菌比例）、功能（生物膜形成、代谢通路）及抗生素耐药性，间接影响宿主健康。发现KO组保护性微生物与耐药基因的失衡，为理解USP25相关疾病（如结肠炎、代谢紊乱）的菌群机制提供了新视角。未来需结合多组学技术，解析USP25-菌群-宿主代谢轴的具体分子通路。论文发表于《BMC Microbiology》，为靶向USP25-菌群互作的精准治疗奠定了理论基础。