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科研动态

Microbiome:粘膜免疫途径中宿主遗传变异对上呼吸道菌群的影响
发布时间:2017-05-09 10:41   点击率:

导读

宿主遗传变异可调节人类微生物群落的程度仍然是一个悬而未决的谜。这里,研究者对144位欧洲成年人夏季和冬季的两个可接触的上呼吸道(鼻咽和鼻前庭)进行了遗传作图研究。


材料与方法
样本:收集144个成人夏季和冬季上呼吸道鼻咽、鼻前庭的试子,共计332个样品(表1)。


表1. 样品信息表
 
测序:16S rDNA V4区测序,分析微生物组的遗传图谱。

研究成果
研究者评估了16S rRNA基因序列中属水平细菌的相对丰度,并从研究群体基因组序列中检测到148,653个关联遗传变异(连锁不平衡系数r<0.5)。最终确定了37个微生物群数量性状基因座(mbQTLs)与22个属相对丰度相关,并且在粘膜免疫途径中富集基因。

 
图1. 冬天和夏天取的鼻前庭、鼻咽样品的细菌物种组成分析
 
图2. A:α多样性分析;B:β多样性分析
 
图3. 基于亲缘关系系数的欧氏距离热散点图(β多样性)
 
关联分析结果显示,最明显的关联是在Dermacoccus相对丰度(静脉细菌门)和TINCR上游8kb的变体(rs117042385; p = 1.61×10-8; q = 0.002)之间,一个长链非编码RNA结合到肽聚糖识别蛋白3(PGLYRP3)的mRNA上,编码已知抗微生物蛋白的基因。第二个关联是在PGLYRP4(rs3006458)中的错义变体与放线菌门微球菌科下的一个未分类属相对丰度(p = 5.10×10-7; q = 0.032)之间。

 
图4. 夏天鼻前庭样本与Dermacoccus相关丰度的关联分析
 
图5. 鼻前庭和鼻咽组合样品中测试的90种细菌的SNP遗传率估计
注:每个点代表每个细菌属水平相对丰度的百分比方差解释(PVE),虚线显示标准错误。
 
图6. 五个细菌属与rs1543603关联为12个变形菌门和1个拟杆菌门共同模块提供了枢纽
 
网络分析显示鼻mbQTL附近的基因在粘膜免疫途径富集,图7a网络以SMAD2和ERK1/2为中心(p <10-43; 21个基因),图7b是一个以IL2RA、STAT5a / b和IL12等为中心的高度连接的网络。

 
图7. 信号网络分析(IPA分析)

研究结论
该研究提供了宿主遗传对人体上呼吸道微生物组成影响的证据,并找出了关系网络中的粘膜免疫基因。

亮点
1. 第一次对人体两个上呼吸道位置微生物群的宿主遗传变异全基因组作用进行了评估,表明宿主基因型在鼻子中微生物多样性构建中的重要作用。
2. 该研究也表明了上呼吸道可能是重要的基因—环境相互作用的部位,许多基因座的宿主基因型可能最终通过调节微生物群落的特定成员来影响健康和疾病。