Nature | 肠道菌群-宿主作用新发现：基因组结构变异与健康疾病相关
以色列魏兹曼科学研究所eran Segal等人于2019年3月27日在《Nature》上发表题目为《Structural variation in the gut microbiome associates with host health》的文章。该研究系统地检测宏基因组样本中的结构变体（SVs），结果表明它们在人类微生物组中普遍存在，并且在不同队列中基本保守。此外，研究发现SVs含有不同功能的基因并且与细菌生长速率相关，这表明它们在微生物适应中起作用。最后，研究发现它们与多种宿主疾病风险因子有关，揭示了关于宿主- 微生物组相互作用的新的机制信息层。
文章摘要
在其他方面相同只有几个基因不同的细菌菌株之间存在的差异可能导致关键的表型具有差异。
在这里，我们系统地识别微生物基因结构变体（SVs），发现它们在人体肠道菌群中普遍存在，并在不同的队列中复制。SVs富含CRISPR相关和抗生素产生的功能，并且其在持家基因中消失，这表明它们在微生物适应中起作用。我们发现SVs与宿主疾病风险因素之间存在多种关联，其中许多在独立队列中复制。探索聚集在同一SVs中的基因，我们揭示了微生物组与其宿主之间的几种可能的机制联系，包括Anaerostipes hadrus中编码复合肌醇分解代谢-丁酸盐生物合成途径的区域，其存在与宿主代谢相关疾病风险较低相关。
总的来说，我们的结果揭示了与微生物适应和宿主健康相关的微生物组中新的可变层。
文中主要图片说明
图1 | SVs在不同的队列中复制并且随着时间的推移在个体内稳定。a，在Lifelines队列中，对于所有分析的微生物，复制的SVs的基因组长度重叠。b，c，在不同受试者之间，同一受试者中，共同受试者之间以及兄弟姐妹或父母与子女之间可变性SVs（b）或缺失SVs（c）的相关性的箱线图。
图2 | SVs与微生物生长速率和特定功能相关联。a-c，相对于可变性SVs（a），缺失SVs（b）和保守区（c）中KEGG模块的倍数变化具有显著性差异。d，21个微生物的1,756个SVs中缺失SVs和保留SVs的细菌生长速率（PTR）中值具有显著性差异。
图3 | SVs与疾病风险相关，并在另一个队列中复制。a，b，可变性SVs（a）或缺失SVs（b）与疾病风险因子之间显著相关的热图。
图4 | 与风险相关的SVs具有功能多样的基因。a，散点图显示每周葡萄糖水平中值，相对于R.torques（n = 373）中6-kbp可变性SVs的丰度。b，沿着R.torques的基因组区域（x轴）的顶部标准化变异性（y轴，绘制线，百分位数1,25,50,75和99）。c，在A. hadrus基因组中含有31-kbp缺失的个体（蓝色，n = 213）和没有缺失的个体（栗色，n）的重量的箱型图。d，沿着A. hadrus（x轴）的基因组区域的整个队列（y轴）的顶部，缺失率。e，在该SV中编码的代谢途径，其将肌醇转化为丁酸盐。
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