在肠道微生物菌株,不仅物种
一个大型社区消化道微生物调用人类回家。这种动态集团的微观生命形式——肠道微生物对人们至关重要代谢各种营养食物,他们的免疫系统如何对感染的反应,以及他们如何应对各种药物。此外,失衡的微生物被认为扮演了一个重要的角色在许多人类疾病。
的集合物种占领肠道是非常个性化的,和人可能大大不同物种的集合它们港口。现在,新的研究表明,人们之间的差异可能会更深。在1月29日发表的一篇论文细胞华盛顿大学的研究人员表明,即使人们微生物共同之处,确切的菌株携带可能非常不同。
说:“了解这些strain-level变化伊伯伦斯坦博士,副教授文章的资深作者和华盛顿大学基因组科学”是理解的关键成分之间的复杂关系的社区生活在人类肠道微生物及其对健康和疾病的影响。”
确定在肠道微生物组应变的变化,然而,是一个科学挑战。
伯伦斯坦博士的实验室研究人类微生物组是一个复杂的系统和发展复杂的分析微生物组数据计算方法。为了解决这个挑战,伯伦斯坦博士和他的团队开发了一种新的框架广泛描述strain-level基因变异在许多微生物物种普遍人类肠道。除了伯伦斯坦博士,论文的合著者是两个成员,他的实验室,研究生沙龙Greenblum发起这个项目,博士后罗根卡尔。
同一物种的不同菌株微生物可能有很大的不同的基因编码或数量的每个基因的副本,作者解释说。某些基因可能缺失或礼物,或者可能是重复两个或两个以上的时间,这取决于应变。
这样的基因拷贝数变异可以对应变的能力产生重大影响。它可以扮演一个角色在一个菌株的耐药性,在其毒性,在生物化学化合物的类型可以从环境中吸收,如何分解物质的能量,或在其出行的首选方法。这些不同的功能菌株能显著影响微生物的生活方式,然而,许多也可能转化为人类宿主的健康后果。
“我们的计算框架提供了一种估计一个给定的基因的拷贝数直接从猎枪宏基因组数据在一个给定的物种,”伯伦斯坦说。他指的是一个基因组测序技术来测量所有基因存在于一个示例包含一个复杂的混合物微生物物种。
使用一种新颖的计算和统计分析,伯伦斯坦博士和他的团队能够准确地映射每个序列的物种起源和估计成千上万的基因的拷贝数- - -生活在大量的肠道里的物种在肠道微生物组超过一百人。研究人员随后发现了超过5000个基因生成许多物种在微生物有明显的拷贝数变化。事实上,他们发现这些变量在每个物种基因分析一些物种显示近四分之一的基因变异。
在这一过程中,伯伦斯坦博士和他的团队发现了广泛和先前未被注意的菌株之间的差异,并发现许多小说的常见生物的存在。他们还研究了这些变化的影响。他们发现了几个函数,特别容易基因拷贝数变化,包括运动性、传输各种物质和能源的收获。这些也许能够解释为什么容易和快速应变变化的微生物对肠道环境的变化。最激动人心的是,研究人员还发现特定实例的应变变化的临床意义,例如,那些与肥胖或炎症性肠病有关。
直到这项研究中,科学家还没有一个全面的资源记录的应变变化范围在肠道或一个严格的方法来描述这种变化。因此他们经常被迫忽略变化可能造成的影响在物种在分析功能的肠道微生物的潜在后果的人的生活。
“我们预测,分析intra-species肠道微生物的变化,以及由此产生的公开基因人类目录我们提供,将激励的新方法研究肠道微生物组作为一个复杂的,高度自适应系统,”伯伦斯坦和他的同事写道。他补充说,他希望这一最新研究将促使新的微生物动力学问题肠道微生物和对潜在的方式来操纵的成分和功能肠道微生物组在疾病的管理。
