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[转载]进化树分析发现:新型R.gnavus进化支富集于IBD患者肠道内

已有 1172 次阅读 2019-2-18 16:52 |个人分类:文献解读|系统分类:科研笔记| 文献解读 |文章来源:转载

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IBD(炎症性肠病)是一种慢性胃肠道炎症,该疾病可能是宿主对肠道微生物的免疫应答导致的。IBD和活性氧和活性氮的产生增加有关系。而活性氧和活性氮能引起宿主细胞和肠道微生物群的氧化应激反应。有研究发现,IBD病人肠道微生物中微生物氧化应激有关的功能通路的丰度会增加。但是该通路有关微生物未知。

本文试图探索两个重要的问题:

1. IBD高氧化应激肠道环境是如何影响肠道微生物的?

2. IBD相关菌株是如何适应IBD高氧化应激肠道环境的(机制)?

 

文章简介:

期刊:Genome Medicine

影响因子:8.8

通讯作者:Curtis Huttenhower

时间:2017年

单位:Broad Institute of MIT and Harvard

名称:A novel Ruminococcus gnavus clade enriched in inflammatory bowel disease patients

 

研究方法:

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1. LSS,HMP,lewis三个数据集宏基因组测序分析得到的菌主要分为两类:一类是兼性厌氧菌(40个菌属),一类厌氧菌(57个菌属)。

2. 差异丰度分析发现:在LSS和lewis数据集中,IBD组中的最大兼性厌氧菌丰度都明显高于健康组

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3. 在LSS和lewis数据集中,与IBD最为相关的菌却是厌氧菌R.gnavus

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IBD中富集的菌大多数是兼性厌氧菌,猜测兼性厌氧菌更能适应IBD高氧化应激肠道环境。而为何厌氧菌R.gnavus却能在IBD患者肠道内大量存在呢?

 

4. 厌氧菌R.gnavus在有氧条件下的生存能力实验:R.gnavus在有氧的条件下生存能力弱于兼性厌氧菌但是比一般的厌氧菌更强,这可能是R.gnavus能在IBD病人中大量存在的原因。

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5. Strainphlan得到的R.gnavus菌种的marker基因构建R.gnavus菌株的系统发生树。得到两个明显差异的进化支Clade1和Clade2。由于数据库中有关Clade2的信息太少,不利于后续的基因水平分析,于是作者从IBD患者粪便中分离新的R.gnavus菌株进行从头测序分析,增加R.gnavus菌株的参考数据。重新构建进化树依然得到两个分支,其中Clade2明显变大。

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从上图可以明显的看出IBD病人中检测到的R.gnavus菌株均属于Clade2。接着作者把目光聚焦于Clade2,试图从Clade2找出赋予R.gnavus适应IBD肠道环境的基因或功能。

 

6. 一共199种IBD特异基因被发现,这些基因涉及氧化应激应答,黏连,铁元素获取和粘液利用。这些基因很可能就是帮助R.gnavus在IBD病人肠道内定植和生存的关键基因。

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总结:

作者首先提出两个问题:1.IBD高氧化应激肠道环境如何影响肠道微生物?2.IBD相关菌株又是如何适应IBD高氧化应激肠道环境的?针对第一次问题,作者对600多份的宏基因组测序数据进行分析。作者发现兼性厌氧菌容易适应IBD肠道环境,却也意外的发现厌氧菌R.gnavus在IBD肠道中大量存在。通过体外细菌生存实验,作者发现厌氧菌R.gnavus具有比一般的厌氧菌在有氧条件下的生存能力更强的特点。接着,作者从构建的R.gnavus进化树中发现两个明显区别的进化支,其中clade2中的菌只能在IBD病人中发现。紧接着作者把分析焦点转到Clade2。基因功能分析的结果显示R.gnavus中有199种IBD特异基因,这些基因涉及氧化应激应答,黏连,铁元素获取和粘液利用。作者推测这些基因很可能就是帮助R.gnavus在IBD病人肠道内定植和适应的关键基因。


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