Sci Rep：揭示人類機體的遺傳特性影響腸道微生物組功能的分子機制

有關宿主機體遺傳特性對腸道微生物組組成影響的研究主要關注個體單核苷酸多態性（SNPs）對機體腸道微生物組組成的影響，而并未考慮其所產生的集體影響或對微生物組具體功能的影響。

近日，一篇發表在國際雜志Scientific Reports上題為“Collective effects of human genomic variation on microbiome function”的研究報告中，來自康奈爾大學等機構的科學家們通過研究深入揭示了人類機體遺傳特性影響機體腸道微生物組功能的分子機制，同時該研究還擴大了人類遺傳特性在塑造微生物組方面所扮演的角色或功能。

組類腸道微生物組的數萬億個有機體會對機體的代謝功能、**和整體健康產生極大的影響，然而研究人員并不清楚腸道微生物組如何以及在多大程度上反過來會被人類宿主機體的基因組所塑造。

研究者Ilana Brito表示，這篇研究報告中，我們采用了一種新方法來分析宿主-微生物組之間的遺傳相互作用，并且揭示了許多實例來闡明，人類宿主機體的遺傳組成會直接影響腸道微生物組的功能表現。當一種**或表型是由單一的基因突變所引起，那么找到主要負責的基因或許是一個相對簡單的過程，但一整套基因之間可以發生相互作用，從而導致**或其它表型表達，而這或許是一種更為復雜的機制，在人類基因組中，不同人群之間存在許多連續的變異，甚至在同一個人的成對染色體中也會存在這種現象。

揭示人類機體的遺傳特性影響腸道微生物組功能的分子機制。

圖片來源：Pixabay/CC0 Public Domain

當一個變異由單個核苷酸的替代所產生時，這就是所謂的單核苷酸多態性（SNP），利用一種特殊的計算和模擬技術，研究人員就能識別出與微生物組相關特征、障礙及癌癥所關聯的SNPs，換句話說，其或許能揭示出人類基因組對腸道微生物組的直接影響效應。

研究者Clark說道，將人類基因組中的突變與腸道微生物組的突變相關聯起來一直以來都比較棘手，因為人類基因組的突變是彼此相互關聯的，且具有相關的功能，而腸道中**的種類或許彼此是獨立的。

本文研究的特別之處在于其能利用數據中的特殊結構信息，重點關注于腸道微生物組的功能，而并不是形成微生物組的生物群落中每個物種的遺傳組成，其重點關注了人類基因的廣泛集合以及其對微生物組功能的影響，而并非研究單一基因，同時還使用了一種新型策略來模擬人類腸道中的功能和物種分布情況。過去的模型并不能很好地適應宏基因組測序數據集的共同特點，于是研究人員提出了使用Tweedie分布策略（一種概率模型）來說明這種特征。此前，研究人員在自然語言處理過程中應用了Tweedie模型策略，其在這種情況下似乎也非常合適，研究者發現，Tweedie模型方法或許足夠靈活，其能捕捉到宏基因組分類群和基因豐度中的均值-變異的關聯，并優于標準的方法。

綜上，本文研究結果表明，研究人員提出了一種新型靈活的框架來研究宿主-微生物組之間的遺傳相互作用，同時還為目前圍繞研究人類機體遺傳特征對腸道微生物組的影響機制提出了一種新的維度的解釋。（生物谷Bioon.com）