9.长双歧杆菌亚种sueorum DK001的基因组特征
接下来，我们进行了DK001的全基因组测序。Nanopore测序为DK001产生了约226，248条读长（每条DNA片段被测出来的碱基序列长度）。这些读长的N50和N90分别为19，374和4，962，足以生成高质量的基因组草图。DK001的基因组大小为2，389，232 bp，GC含量为61.11%，呈环状（图8a）。
基因组包含57个tRNA、4个5S rRNA、4个16S rRNA、4个23S rRNA和1个sRNA。值得注意的是，DK001拥有4个CRISPR区域和2052个基因。其中，67个基因在毒力因子数据库（VFDB）中有记录，4个基因在抗生素抗性数据库（ARDB）中有记录，76个基因在碳水化合物活性酶数据库（CAZy）中有记录。
尤为重要的是，我们的分析表明，DK001包含10个碳水化合物结合模块（CBMs）、5个碳水化合物酯酶（CEs）、56个糖基水解酶（GHs）和10个糖基转移酶（GTs），这些酶在多糖降解中发挥重要作用。随后，我们分别对DK001进行了COG功能分类和KEGG通路分类分析。COG功能分类和KEGG通路分类分析分别鉴定了169个和125个与碳水化合物代谢相关的富集基因（图8bc）。
此外，我们还对DK001基因组进行了分析，并与来自韩国的两种长双歧杆菌亚种sueorum菌株进行了比较。有趣的是，我们发现26个与碳水化合物代谢相关的基因是DK001菌株所特有的（图8d）。总体而言，我们通过全基因组测序首次描述了DK001的基因组特征。
图8.使用Nanopore平台对DK001进行基因组测序。（a）DK001的环状图。（b）DK001的COG功能分类。（c）DK001的KEGG通路分类。（d）通过GO分析确定DK001特有的基因。
10.GH1和PL9可能被激活以分解L01-B1
尽管我们观察到L01-B1增加了长双歧杆菌亚种sueorum DK001的丰度，但体外实验表明L01-B1无法直接支持DK001的生长（图S12a）。然而，它促进了具核梭杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）的生长（图S12b）。因此，我们通过CAZy数据库分析了所有细菌的糖苷酶。主成分分析（PCA）和主坐标分析（PCoA）显示两组完全分离（图S13a&b）。群落柱状图分析表明，与对照组相比，GH1的丰度显著更高（图9a）。在科水平上的热图分析也显示，经过L01-B1处理后GH1的丰度增加（图9b）。两组比较显示GH1显著富集（图9c）。同样地，我们发现PL9的丰度显著增加（图9d）。此外，LEfSe分析显示GH1和PL9均显著增加（图9e&f）。综合来看，我们可能得出结论：GH1和PL9是降解L01-B1的关键酶。
图9.基于宏基因组测序的碳水酶分析。（a）科水平上的群落柱状图分析。（b）科水平上的热图分析。（c）通过对照组和L01-B1组比较分析糖基水解酶（GHs）。（d）通过对照组和L01-B1组比较分析多糖裂解酶（PLs）。（e）通过LEfSe分析GHs。（f）通过LEfSe分析PLs。数据代表技术重复三次（n=4）。对于两组之间的比较，采用非配对双尾学生t检验。
11.L01-B1改变了人类肠道微生物群的代谢物
鉴于L01-B1改变了人类肠道微生物群的组成，并且长双歧杆菌亚种sueorum得到了富集，我们试图研究潜在的代谢物变化。主坐标分析（PCoA）显示对照组和L01-B1组完全分离（图10a）。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）也显示对照组和L01-B1组完全分离（图10b）。代谢物差异丰度分析显示，有190种化合物增加，而81种代谢物减少（图10c）。随后，我们将这些增加的代谢物进行了分类。结果显示，增加的代谢物可以分为6类，包括氨基酸、有机酸、糖类、吲哚、核苷和维生素及其衍生物（图10d–i）。KEGG分析显示，差异丰度代谢物主要富集在糖类和氨基酸代谢途径中。总之，这些结果突出表明L01-B1可能会改变人类肠道微生物群的代谢物。
图10.通过类靶向代谢组测序检测代谢物。（a）主坐标分析（PCoA）。（b）偏最小二乘判别分析（PLS-DA）。（c）火山图显示的差异代谢物分析。热图显示的差异代谢物：（d）氨基酸，（e）有机酸，（f）糖类，（g）吲哚，（h）核苷。（i）维生素C。（j）KEGG通路分析。数据代表技术重复五次（n=5）。P值通过学生t检验计算。