Curtis Huttenhower:進化樹分析發(fā)現(xiàn)新型R.gnavus進化支富集于IBD患者腸道內(nèi)

導(dǎo)讀

IBD(炎癥性腸睬缆瘛)是一種慢性胃腸道炎癥烧董,該疾病可能是宿主對腸道微生物的免疫應(yīng)答導(dǎo)致的川陆。IBD和活性氧和活性氮的產(chǎn)生增加有關(guān)系剂习。而活性氧和活性氮能引起宿主細胞和腸道微生物群的氧化應(yīng)激反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)较沪,IBD病人腸道微生物中微生物氧化應(yīng)激有關(guān)的功能通路的豐度會增加鳞绕。但是該通路有關(guān)微生物未知。
本文試圖探索兩個重要的問題:
1 IBD高氧化應(yīng)激腸道環(huán)境是如何影響腸道微生物的尸曼?
2 IBD相關(guān)菌株是如何適應(yīng)IBD高氧化應(yīng)激腸道環(huán)境的(機制)们何?

文章

期刊:Genome Medicine
影響因子:8.8
通訊作者:Curtis Huttenhower
時間:2017年
單位:Broad Institute of MIT and Harvard
名稱:A novel Ruminococcus gnavus clade enriched in inflammatory bowel disease patients

研究方法

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結(jié)果1:

LSS,HMP控轿,lewis三個數(shù)據(jù)集宏基因組測序分析得到的菌主要分為兩類:一類是兼性厭氧菌(40個菌屬)冤竹,一類厭氧菌(57個菌屬)。

結(jié)果2

差異豐度分析發(fā)現(xiàn):在LSS和lewis數(shù)據(jù)集中茬射,IBD組中的最大兼性厭氧菌豐度都明顯高于健康組鹦蠕。

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結(jié)果3

在LSS和lewis數(shù)據(jù)集中,與IBD最為相關(guān)的菌卻是厭氧菌R.gnavus在抛。

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IBD中富集的菌大多數(shù)是兼性厭氧菌钟病,猜測兼性厭氧菌更能適應(yīng)IBD高氧化應(yīng)激腸道環(huán)境。而為何厭氧菌R.gnavus卻能在IBD患者腸道內(nèi)大量存在呢刚梭?

結(jié)果4

厭氧菌R.gnavus在有氧條件下的生存能力實驗:R.gnavus在有氧的條件下生存能力弱于兼性厭氧菌但是比一般的厭氧菌更強档悠,這可能是R.gnavus能在IBD病人中大量存在的原因。

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結(jié)果5

Strainphlan得到的R.gnavus菌種的marker基因構(gòu)建R.gnavus菌株的系統(tǒng)發(fā)生樹望浩。得到兩個明顯差異的進化支Clade1和Clade2辖所。由于數(shù)據(jù)庫中有關(guān)Clade2的信息太少,不利于后續(xù)的基因水平分析磨德,于是作者從IBD患者糞便中分離新的R.gnavus菌株進行從頭測序分析缘回,增加R.gnavus菌株的參考數(shù)據(jù)典挑。重新構(gòu)建進化樹依然得到兩個分支,其中Clade2明顯變大您觉。

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結(jié)果6

一共199種IBD特異基因被發(fā)現(xiàn),這些基因涉及氧化應(yīng)激應(yīng)答琳水,黏連肆糕,鐵元素獲取和粘液利用般堆。這些基因很可能就是幫助R.gnavus在IBD病人腸道內(nèi)定植和生存的關(guān)鍵基因诚啃。

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結(jié)束語

作者首先提出兩個問題:1.IBD高氧化應(yīng)激腸道環(huán)境如何影響腸道微生物?2.IBD相關(guān)菌株又是如何適應(yīng)IBD高氧化應(yīng)激腸道環(huán)境的始赎?針對第一次問題和橙,作者對600多份的宏基因組測序數(shù)據(jù)進行分析。作者發(fā)現(xiàn)兼性厭氧菌容易適應(yīng)IBD腸道環(huán)境造垛,卻也意外的發(fā)現(xiàn)厭氧菌R.gnavus在IBD腸道中大量存在。通過體外細菌生存實驗五辽,作者發(fā)現(xiàn)厭氧菌R.gnavus具有比一般的厭氧菌在有氧條件下的生存能力更強的特點。接著奔脐,作者從構(gòu)建的R.gnavus進化樹中發(fā)現(xiàn)兩個明顯區(qū)別的進化支,其中clade2中的菌只能在IBD病人中發(fā)現(xiàn)峦朗。緊接著作者把分析焦點轉(zhuǎn)到Clade2排龄〔ㄊ疲基因功能分析的結(jié)果顯示R.gnavus中有199種IBD特異基因橄维,這些基因涉及氧化應(yīng)激應(yīng)答,黏連争舞,鐵元素獲取和粘液利用。作者推測這些基因很可能就是幫助R.gnavus在IBD病人腸道內(nèi)定植和適應(yīng)的關(guān)鍵基因店溢。

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