Sci Rep:揭示人体遗传特征影响肠道微生物群功能的分子机制

来源：100医疗网2022-04-25 16:53

通过研究，康奈尔大学和其他机构的科学家揭示了人类遗传特征影响肠道微生物组功能的分子机制，同时这项研究拓展了人类遗传特征在塑造微生物组中的作用或功能。

宿主遗传特性对肠道微生物群影响的研究主要集中在个体单核苷酸多态性对肠道微生物群组成的影响，没有考虑其集体影响或对微生物群特定功能的影响。

近日，在国际期刊《科学报告》(Scientific Reports)上发表的题为《人类基因组多样性对微生物组功能的集体影响》的研究报告中，来自康奈尔大学等机构的科学家揭示了人类遗传特征影响肠道微生物组功能的分子机制，该研究还拓展了人类遗传特征在塑造微生物组中的作用或功能。

构成人体肠道微生物群的数万亿种生物对人体的代谢功能、疾病和整体健康有着巨大的影响。然而，研究人员不知道肠道微生物群将如何以及在多大程度上反过来被人类宿主身体的基因组所塑造。

研究人员Ilana Brito表示，在这份研究报告中，我们采用了一种新的方法来分析宿主与微生物组之间的基因相互作用，并揭示了许多例子来说明人类宿主的基因组成将直接影响肠道微生物组的功能表现。当疾病或表型是由单个基因突变引起时，找到主要负责基因可能是一个相对简单的过程，但一整套基因可以相互作用，导致疾病或其他表型的表达，这可能是一个更复杂的机制。在人类基因组中，不同人群之间，甚至同一个人的成对染色体中，都存在许多连续的突变。

揭示人体遗传特征影响肠道微生物群功能的分子机制。

图片：Pixabay/CC0公共领域

当突变是由单个核苷酸的取代引起时，它被称为单核苷酸多态性(SNP)。使用一种特殊的计算和模拟技术，研究人员可以识别与微生物组相关特征、障碍和癌症相关的SNP。换句话说，它可能揭示了人类基因组对肠道微生物群的直接影响。

研究人员克拉克表示，一直以来很难将人类基因组中的突变与肠道微生物组中的突变联系起来，因为人类基因组中的突变是相互关联的，具有相关的功能，而肠道中的细菌类型可能是相互独立的。

这项研究的特殊之处在于，它可以利用数据中的特殊结构信息，专注于肠道微生物组的功能，而不是形成微生物组的生物群落中每个物种的遗传组成。它侧重于广泛收集人类基因及其对微生物组功能的影响，而不是研究单个基因。同时，采用了一种新的策略来模拟人体肠道的功能和物种分布。过去的模型不能很好地适应宏基因组测序数据集的共同特征，因此研究人员提出了Tweedie分布策略(一种概率模型)来说明这一特征。此前，研究人员在自然语言处理中应用了Tweedie模型策略，该策略似乎非常适合这种情况。研究人员发现，Tweedie模型方法可能足够灵活，可以捕捉宏基因组分类群与基因丰度均值变异之间的关联，并且优于标准方法。

综上所述，本研究结果表明，研究人员提出了一个新的、灵活的框架来研究宿主与微生物组之间的遗传相互作用，同时也为人类遗传特征影响肠道微生物组的机制提出了一个新的维度解释。(100yiyao.com)

原始来源：

Felicia N. New、Benjamin R. Baer、Andrew G. Clark等人，《科学报告》(2022年)。doi : 10.1038/s 41598-022-07632-3

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