Antimicrobial Peptides in the Global Microbiome: Biosynthetic Genes and Resistance Determinants

微生物群 抗生素耐药性 基因组 抗菌肽 抗菌剂 生物 人体微生物群 水平基因转移 抗生素 人类微生物组计划 抗药性 计算生物学 微生物学 生态学 基因 基因组 遗传学
作者
Bingfeng Chen,Zhenyan Zhang,Qi Zhang,Nuohan Xu,Tao Lu,Tingzhang Wang,Wenjie Hong,Zhengwei Fu,Josep Peñuelas,Michael R. Gillings,Haifeng Qian
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (20): 7698-7708 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.est.3c01664
摘要

Antimicrobial peptides are a promising new class of antimicrobials that could address the antibiotic resistance crisis, which poses a major threat to human health. These peptides are present in all kingdoms of life, but especially in microorganisms, having multiple origins in diverse taxa. To date, there has been no global study on the diversity of antimicrobial peptides, the hosts in which these occur, and the potential for resistance to these agents. Here, we investigated the diversity and number of antimicrobial peptides in four main habitats (aquatic, terrestrial, human, and engineered) by analyzing 52,515 metagenome-assembled genomes. The number of antimicrobial peptides was higher in the human gut microbiome than in other habitats, and most hosts of antimicrobial peptides were habitat-specific. The relative abundance of genes that confer resistance to antimicrobial peptides varied between habitats and was generally low, except for the built environment and on human skin. The horizontal transfer of potential resistance genes among these habitats was probably constrained by ecological barriers. We systematically quantified the risk of each resistance determinant to human health and found that nearly half of them pose a threat, especially those that confer resistance to multiple AMPs and polymyxin B. Our results help identify the biosynthetic potential of antimicrobial peptides in the global microbiome, further identifying peptides with a low risk of developing resistance.
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