探索遺傳學(xué)如何影響腸道微生物組的功能

康奈爾大學(xué)科學(xué)家的新研究正在探索人類遺傳學(xué)如何影響腸道微生物組的功能，并正在擴(kuò)大對(duì)人類遺傳學(xué)在塑造微生物組中所起作用的認(rèn)識(shí)。

構(gòu)成一個(gè)人腸道微生物組的數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的個(gè)體生物體極大地影響了代謝功能、疾病和整體健康。不太清楚的是，腸道微生物群是如何以及在多大程度上由其人類宿主的基因組塑造的。

Ilana Brito 是 Nancy E. 和 Peter C. Meinig 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的助理教授和 Mong Family Ssquicentennial 教員，她的合著者采用了一種新穎的方法來(lái)檢查宿主 - 微生物組的遺傳相互作用，并能夠展示人類的許多實(shí)例宿主的基因構(gòu)成直接影響腸道微生物組的功能表現(xiàn)。

他們的論文“人類基因組變異對(duì)微生物組功能的集體影響”于 3 月 9 日發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上。該研究是一項(xiàng)跨學(xué)院合作，將 Brito 的微生物組知識(shí)與教授在遺傳變異和統(tǒng)計(jì)方法方面的專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，分別來(lái)自文理學(xué)院的 Jacob Gould Schurman 人口遺傳學(xué)教授 Andrew Clark;和馬丁威爾斯，信息科學(xué)系的查爾斯 A. 亞歷山大統(tǒng)計(jì)科學(xué)教授。

“當(dāng)一種疾病或表型是由單個(gè)基因突變引起的時(shí)，找到負(fù)責(zé)的基因可能是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的過(guò)程，”布里托說(shuō)。但同樣經(jīng)常，一整套基因可以相互作用導(dǎo)致疾病或其他表型表達(dá)，這是一種更復(fù)雜的機(jī)制。在人類基因組中，人與人之間甚至在同一個(gè)人的配對(duì)染色體中都存在許多順序變異。

當(dāng)通過(guò)替換單個(gè)核苷酸產(chǎn)生變異時(shí)，這稱為單核苷酸多態(tài)性(SNP)。Brito 的團(tuán)隊(duì)使用獨(dú)特的計(jì)算和建模方法，能夠識(shí)別與微生物組相關(guān)性狀、疾病和癌癥相關(guān)的 SNP。換句話說(shuō)，他們能夠展示人類基因組對(duì)腸道微生物組功能的直接影響。

“將人類基因組的變異與腸道微生物組的變異聯(lián)系起來(lái)一直很棘手，”克拉克說(shuō)，“因?yàn)槿祟惢蚪M變異相互關(guān)聯(lián)，并且可以具有相關(guān)的功能，而且腸道中的細(xì)菌種類也不是相互獨(dú)立的。”

當(dāng)前研究的新穎之處在于在數(shù)據(jù)中利用這種結(jié)構(gòu)。它側(cè)重于腸道微生物組的功能，而不是每個(gè)物種在形成微生物組的有機(jī)體聚集中的基因組成;它研究了廣泛的人類基因集合及其對(duì)微生物組功能的影響，而不是檢查單個(gè)基因;它使用一種新型策略來(lái)模擬人類腸道內(nèi)功能和物種的分布。

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