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    发布时间: 2018 - 12 - 10
    英文标题:Selection and Validation of Novel RT-qPCR Reference Genes under Hormonal Stimuli and in Diferent Tissues of Santalum album杂志:Scientific  Reports影响因子:IF=4.122摘要   逆转录实时定量聚合酶链式反应 (RT-qPCR)因其高通量、特异性和敏感性而被广泛应用于基因表达水平的研究。为了获得准确可靠的结果,RT-qPCR分析必须有一个合适的参考基因。到目前为止,经济热带树种檀香((Santalum album L.)还没有被验证的可靠参考基因。在本研究中,有13个候选参考基因(包括从大量的檀香转录组数据中筛选出的12个新的可能的参考基因,以及目前使用的β-actin基因)在不同的组织(茎、叶、根和愈伤组织)、以及水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯 (MeJA)、赤霉素(GA)处理作用下的愈伤组织中,用GeNorm,NormFinder,BestKeeper,Delta CT和 RefFinder算法综合验证。几种新的候选参考基因比目前使用的传统基因ACT要稳定得多。SA处理中ODD和Fbp1、MeJA处理中的CSA 和Fbp3、JA处理中的PP2C和Fbp2、以及3个激素处理中FBP 1和FBP 2,分别是最准确的参考基因。当FAB1A与PP2C结合后,被鉴定为四种组织最适宜的参考基因组合。而HLMt, PPR和FAB1A的组合则是所有实验样本中最理想的参考基因。此外,为了验证我们的结果,我们还通过参考基因及他们的组合在MeJA处理下的三种檀香组织中评估了SaSSy基因的相对表达水平。本研究中所鉴定的参考基因将提高RT-qPCR分析的准确性,并将有...
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    发布时间: 2018 - 12 - 03
    发表期刊:Microbiome影响因子:9.133(SCI一区)研究背景最近几年,对肠道微生物群(GM)的研究已经不仅仅是描述分类组成,通常是将16S rRNA基因测序应用于粪便样本,更广泛地研究GM的功能潜力,这是通过鸟枪法宏基因组学(MG)方法实现的。群体MG研究表明,尽管存在较大的个体间结构/组成变异,GMs仍有一组稳定的核心功能。然而,由于测序的基因不一定表达,MG不能提供可靠的信息,说明哪些微生物的功能特征实际上在响应宿主代谢、免疫、神经生物学、饮食或其他环境因素的刺激而发生变化。相反,这类信息可以由功能宏组学收集,如宏转录组学(MT)和宏蛋白质组学(MP),它们对微扰具有较高的敏感性,因此可能更好地反映宿主微生物相互作用。在这方面,特别令人感兴趣的是调查人类群体中潜在的和实际活跃的GM特征之间的关系,为了从已知的MG的潜能开始鉴定在健康肠中组成型表达的微生物功能。最近的一项研究已经针对MT实现了这一目标,在具有最高表达率(mRNA/DNA比率)和参与淀粉代谢,氨基酸生物合成,孢子形成和以及具有最低表达率的肽聚糖生物合成的基因中发现了核糖体蛋白和柠檬酸循环酶的转录物。人们对微生物蛋白的了解较少,尽管它们提供了有关GM代谢的主要信息,并且代表了宿主-GM相互作用中的关键分子。尽管有一些开创性的研究提出了对疾病有关的人类群体中的宏基因组和宏蛋白组的分析,到目前为止,还没有系统地、比较地调查健康人群的分类学和功能特征,这种特征可能和实际由GM表达。材料与方法01实验设计图1本研究的实验设计注:从临床监测的撒丁岛人群中选出15名健康成人(男性7名,女性8名)。从每个人身上采集粪便样本,同时进行Illumina鸟枪法DNA测序(宏基因组)和LTQ-Orbitrap鸟枪法质谱分析(宏蛋白组)。宏基因组学也被用作序列数据库,以便进行严格的宏蛋白质组/宏基因组比较,并进行分类和功...
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    发布时间: 2018 - 11 - 26
    摘要全转录组范围内鉴定能与蛋白结合的RNA(RBPs),是了解转录后基因调控网络的必要条件。然而RBPs蛋白组的研究主要局限于多聚腺苷酸的RNA与蛋白的结合,对于没有ploy-A尾的RNA(主要的是非编码RNA和RNA前体)几乎都没发现。本文介绍了一种点击化学(主旨是通过小单元的拼接,来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。它尤其强调开辟以碳-杂原子键(C-X-C)合成为基础的组合化学新方法,并借助这些反应(点击反应)来简单高效地获得分子多样性。)辅助的RNA互作捕获策略(CARIC),能够对RBPs进行无差别鉴定,不受RNA是否具有ploy-A尾的约束。CARIC主要是利用炔基尿苷类似物对RNA进行标记,并在活体内进行RNA-protein光照交联,然后与叠氮化物生物素进行点击化学反应,亲和富集后进行蛋白组分析。利用CARIC在人的宫颈癌细胞中鉴定到597个RBPs,包括130个之前未知的RBPs。这些新发现的RBPs可能是和非编码RNA结合的,因此发现了一些之前未知的非编码RNA参与的过程(例如蛋白酶体功能和中间代谢)。材料方法实验材料:人的宫颈癌细胞,胚肾细胞;质粒构建和细胞转染:克隆宫颈癌细胞cDNA(hnRNPC,MBNL1,VDAC1,NME2),克隆质粒:VigoFect;几种已知RPBs用来验证CARIC技术成功率CARIC分离出的RNA测序:Illumina HisEq 4000 PE150;蛋白质谱检测:LC-MS/MS,Easy nLC 1000 system +Velos Pro Orbitrap Elite mass spectrometer;质谱数据分析:MaxQuant version 1.5.5.1(原始数据分析),依靠人的蛋白数据(UniProt)Andromeda search engine进行蛋白查询;CARIC RBPs验证:CLIP...
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    发布时间: 2018 - 11 - 09
    前沿慢性阻塞性肺病(COPD)是一种炎性疾病,其特征在于进行性空气流量限制,并且被认为部分地由于响应于慢性空气污染物暴露(主要来自吸烟)而引起的夸大的肺部炎症。目前可用的治疗方法在很大程度上是无效的。因此,有效治疗COPD迫切需要新型的治疗药物。前期系统药理学鉴定了补肺益肾方(BYF)的195种潜在靶点,并被证实对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠有短期治疗作用。然而,对慢性阻塞性肺疾病(COPD)的长期疗效及机制尚不清楚。因此,本研究以慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠为研究对象,于第9~20周给药。然后通过转录组学-蛋白质组学-代谢组学分析第32周BYF对慢性阻塞性肺病大鼠的长期影响。材料与方法样本收集第0-8周构建COPD大鼠模型,将32只大鼠置于一个暴露于烟草和反复肺炎克雷伯菌感染的封闭的盒子里,第9-20周大鼠每日灌胃给予生理盐水(2mL)、BYF(4.44g/kg,0.5g/ml)和氨茶碱(2.3mg/kg)。检测方法转录组:Microarray(4×44K)大鼠全基因组表达谱芯片;蛋白组:8-plex iTRAQ,NanoLC-QTOF-MS;代谢组:Agilent-1200 LC-Agilent-6520 Q-TOF;数据分析Agilent GeneSpring GX software version 11.0Mascot:蛋白质鉴定Mass Hunter:代谢物鉴定SIMCA-P:PLS-DA基因、蛋白质和代谢物集富集、网络和通路分析Bingo(CytosCapev3.1.1插件)用于分析转录本和蛋白质的分子功能;DAVID和KEGG数据库对转录本和蛋白质进行途径富集分析。Metscape用于分析基因、蛋白质和代谢组学数据的整合途径;ClueGO(Cytoscape插件被用来探索基因和蛋白的分子功能。MetaboAnalyst 3.0被用来确定代谢物...
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    发布时间: 2018 - 11 - 08
    砷暴露对小鼠肠道宏基因组和代谢谱的响应IF=8.3091.摘要背景:人类肠道是一个极其复杂、多样和庞大的微生物群落-肠道微生物群。肠道微生物群在代谢过程、能量产生、免疫和认知发育、上皮稳态等方面发挥着重要作用。然而,肠道微生物群的组成和多样性很容易受到外界因素的影响,这就增加了接触有毒环境化学物质导致肠道微生物群改变或失调的可能性。砷的暴露影响全世界的大量人口,并且与许多疾病有关,包括癌症,糖尿病和心血管疾病。目的:研究了砷暴露对肠道微生物组成及其代谢状况的影响。方法:采用16S rRNA基因测序和质谱代谢组学分析相结合的方法,研究砷暴露对肠道微生物群的功能影响。结果:16S rRNA基因测序结果表明,10 ppm砷暴露4周后,砷对C57BL/6小鼠肠道微生物组分有明显的干扰作用。此外,代谢组学图谱显示了一种并行效应,许多肠道菌群相关的代谢物在多个生物基质中被干扰。结论:砷的暴露不仅改变肠道微生物群落的丰度水平,而且在功能水平上也严重干扰其代谢状况。这些发现可能为肠道微生物群的微扰及其作为接触砷导致或加重人类疾病的潜在新机制的作用提供新的见解。2.材料和方法动物和处理:无特定病原体的C57BL/6雌性小鼠20只(6周龄,体重20±3g)。平均分为两组。两组小鼠在同样的环境条件下饲养,供给相同的食物和水。饲养到8周龄后,处理组:饮用水中注入无机砷(亚砷酸钠,10ppm)持续四周;对照组:依旧供给清水。在整个实验过程中,每天评估小鼠腹泻,脱水和身体状况恶化的情况。用砷4周后,用二氧化碳对小鼠实施安乐死并进行尸体剖检。对肝脏(左侧,内侧,右侧和尾状叶)和结肠(远端,横向和前期结肠)的多发区域的炎症,水肿,上皮缺损,高血浆和发育异常等指标进行评估。病理评分未显示对照组和砷治疗组小鼠之间存在任何显着差异,也未观察到体重,死亡率和食物摄入量的任何显着变化。16SrRNA测序数...
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    发布时间: 2018 - 10 - 30
    文章题目:A strategy for association study on intestinal microbiomeand brain metabolome across lifespan of rats.杂志:Analytical  Chemistry 影响因子:IF=6.0421摘要   人们越来越认识到微生物群-肠-脑轴在哺乳动物一生中对哺乳动物生长和健康的不同作用。大量研究表明,肠道微生物群及其代谢物广泛参与脑与肠的沟通。脑代谢组与肠道微生物的关联研究是一个活跃的领域,它提供了大量关于微生物、脑和肠道相互作用的信息,但数据大小和复杂的层次关系是形成重要的、可重复的结论的主要障碍。本研究采用多种分析平台和生物信息学方法,对雄性Wistar大鼠在生长过程中的脑代谢和肠道微生物群关联分析进行了两级策略的研究。轨迹分析表明,与年龄相关的脑代谢组和肠道微生物在总体变化模式上具有相似性。 四个高水平分类的相关对“代谢类型—细菌门”包含“脂质-螺旋菌”、“游离脂肪酸-厚壁菌门”、“胆汁酸-厚壁菌门”、“神经递质-拟杆菌门”在单元-多元相关分析和功能分析的基础上被筛选出。进一步鉴定了上述高水平关键对中的四组特异性“代谢产物-细菌”关联对。通过一项独立的动物研究验证了关键相关对的有效性。这种两级策略有效地识别了从系统多组学研究中获得的大数据集中的主要相关性,加深我们对大脑和肠道之间终生联系的理解。材料与方法动物材料:正常生长实验取出生后第1、3、7、12、24、56、111周的雄性大鼠全脑和肠内容物,每组6只,共42只。      在限制饮食验证实验中,12只雄性大鼠(4周龄)被喂食3周,然后6只(随机选择)饲喂Libitum,其余6只饲喂60%的Libitum 5周...
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宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

日期: 2018-12-03
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宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

发表期刊:Microbiome

影响因子:9.133(SCI一区)


宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能
研究背景


最近几年,对肠道微生物群(GM)的研究已经不仅仅是描述分类组成,通常是将16S rRNA基因测序应用于粪便样本,更广泛地研究GM的功能潜力,这是通过鸟枪法宏基因组学(MG)方法实现的。群体MG研究表明,尽管存在较大的个体间结构/组成变异,GMs仍有一组稳定的核心功能。然而,由于测序的基因不一定表达,MG不能提供可靠的信息,说明哪些微生物的功能特征实际上在响应宿主代谢、免疫、神经生物学、饮食或其他环境因素的刺激而发生变化。相反,这类信息可以由功能宏组学收集,如宏转录组学(MT)和宏蛋白质组学(MP),它们对微扰具有较高的敏感性,因此可能更好地反映宿主微生物相互作用。

在这方面,特别令人感兴趣的是调查人类群体中潜在的和实际活跃的GM特征之间的关系,为了从已知的MG的潜能开始鉴定在健康肠中组成型表达的微生物功能。最近的一项研究已经针对MT实现了这一目标,在具有最高表达率(mRNA/DNA比率)和参与淀粉代谢,氨基酸生物合成,孢子形成和以及具有最低表达率的肽聚糖生物合成的基因中发现了核糖体蛋白和柠檬酸循环酶的转录物。人们对微生物蛋白的了解较少,尽管它们提供了有关GM代谢的主要信息,并且代表了宿主-GM相互作用中的关键分子。尽管有一些开创性的研究提出了对疾病有关的人类群体中的宏基因组和宏蛋白组的分析,到目前为止,还没有系统地、比较地调查健康人群的分类学和功能特征,这种特征可能和实际由GM表达。


宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能
材料与方法


01
实验设计

宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

1本研究的实验设计

注:从临床监测的撒丁岛人群中选出15名健康成人(男性7名,女性8名)。从每个人身上采集粪便样本,同时进行Illumina鸟枪法DNA测序(宏基因组)和LTQ-Orbitrap鸟枪法质谱分析(宏蛋白组)。宏基因组学也被用作序列数据库,以便进行严格的宏蛋白质组/宏基因组比较,并进行分类和功能注释。

02

检测平台

宏基因组测序

测序平台:Illumina HiScanSQ双端测序

生物学信息学分析:USEARCH对reads合并和过滤;Megan v.5.11.3用于分类注释。通过针对来自UniProt/Swiss-Prot数据库(2015_12发布)的细菌序列的DIA-MOND blastx搜索(最高命中和e值阈值10-5)进行功能注释,随后检索与每个UniProt/Swiss-Prot登录号相关的KEGG同源组信息。

宏蛋白组测序分析

检测平台:LC-MS/MS(3000 RSLCNanLC-LTQ-Orbitrapvelos);

生物信息学分析:Proteome Discoverer 1.4版本用于肽段鉴定;序列数据库由使用FragGeneScan(v.1.19)找到的开放读取框架(ORF)组成(v.1.19),使用专门的USEARCH工具进行100%的聚类(共计25,328,860个序列)。在一个受试者中,一个分类单元/功能的相对丰度是通过与分配给该分类单元/功能的所有ORF相匹配的MS光谱计数的总和来计算的。然后,通过将分类单元/功能计数除以在该受试者中检测到的所有分类单元/功能的总MS谱计数(从而使在每个受试者中检测到的所有分类单元/功能的丰度之和为1)。随后的差异分析只考虑了相对丰度大于0.01%的分类群和功能。

宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能
主要研究结果
1

肠道微生物区系中的潜在和活性功能

宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

图2肠道微生物区系的主要宏基因组和宏蛋白组特征

注:MG数据为蓝色(左),MP数据为红色(右)。数据是通过降低受试者之间相对丰度的中位数来排序的。a Tukey的箱形图显示了前5种门。b Tukey的箱形图显示前10种属。c Tukey的箱形图显示前10种基因/蛋白质功能(KEGG直系同源组)。子单元名称显示在括号中。

一致地,MG和MP在最丰富的门和属上可以观察到很大的重叠,与功能上的巨大差异形成对比,突出了功能潜力和活性之间的差异。尤其是属于分解代谢途径的酶通常是大量丰富的,而不是在中间小体中拷贝数最多的基因中。此外,在考虑类群丰度时,MG和MP谱之间的相关性较高,下降到较低的分类水平时呈线性下降(斯皮尔曼ρ=0.90±0.06(mean±s.d.)(门水平),ρ=0.68±0.07(属水平),而功能特征之间的相关性较低(ρ=0.21±0.06)。

考虑到相同GMs的基因潜力,然后,我们对MG和MP的特征进行了比较研究,以确定在所研究的健康人群中一致表达的GM功能。为了达到这一目的,我们计算了每个分类单元的log MP/MG丰度比和逐个主题的函数,然后使用单样本t检验和FDR校正测试了对数比从零开始的差异,正如先前在宏基因组与宏转录组比较中报道的那样。总的来说,当考虑到功能时,差异特征在总数中所占的百分比非常高,证实了潜在和活性GM功能性状之间的差异。

宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

图3肠宏蛋白组与宏基因组之间差异显著的特征

注:根据样本中各特征的平均相对丰度(阈值>0.01%)对数据进行筛选。a图显示差异丰富的分类群(蓝色在MG中更丰富,红色在MP中更丰富)。网点大小与相应分类单元的平均相对丰度成正比。b条形图显示MP/MG对数比较高的KEGG(前20,左)和低MP/MG对数(top20,右)的KEGG直系同源功能群。子单元名称显示在括号中。

在分类学方面(图3A),许多关键的GM分类群在比较基因潜力和表达蛋白质时,表现出明显的相对丰度差异。例如,蛋白质细菌、螺旋藻、疣状杆菌和绿脓杆菌的log MP/MG比值明显偏低,而属于头状结肠和细菌的分类群则表现出较高的异质性。其中,Faecalibacterium和瘤胃球菌属Ruminococus(Firmictuts硬壁菌门)以及普氏菌属普氏菌属(Bacteroidetes拟杆菌门)的log MP/MG比值显著高于前者,而Bacilli芽孢杆菌纲和Erysipelotrichialog丹毒丝菌纲(Firmictuts硬壁菌门)以及Rikenellaceae理研菌科和Porphyromonadaceae(Bacteroidetes拟杆菌)的log MP/MG比值则显著偏低。

差异功能分析如图3B所示(更多细节请参见附加文件3:数据集S1)。研究群体中GM发挥的几种酶功能表现出明显高的log MP/MG比值,因为这些功能涉及短链脂肪酸(SCFA,包括丙酸和大部分丁酸酯)代谢,以及碳水化合物、多元醇和有机酸的降解。铁蛋白和鞭毛蛋白是MP/MG对数比最高的非酶蛋白。另一方面,log MP/MG比值最低的功能与氨基酸、转移RNA(tRNA)、细胞壁生物合成以及DNA复制和修复有关。由于与大量肽匹配的一些MG序列没有提供任何KOG功能注释,我们仅仅考虑基因/蛋白质名称作为功能信息进行了差异分析。因此,以前没有注释的两种蛋白质(丙二醇利用蛋白PduA与反式芦丁红蛋白)显示出显著(且极高)的MP/MG对数比率,表明他们在受试者的GMs内大量表达量。

2
肠道微生物区系的保守性和多样性特征


宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

图4肠道微生物区系特征的个体间变异特征

注:根据样本序列特征的平均相对丰度(阈值>0.01%)对数据进行筛选。a根据MG(蓝色)和MP(红色)的数据,一张列示CV>150%(可变的、深色)或<60%(保守的、浅色)的类群图。绿色点代表根据MG和MP数据发现的保守(暗)或可变(量)的分类群。网点大小与相应分类单元的平均相对丰度成正比。b根据MG(左,蓝)和MP(右,红色)数据,条形图显示了10个KEGG直系同源功能分类,CV值较高(可变的,深色),而CV值较低(保守的,浅色)。子单元名称显示在括号中。只有在至少一半的被试中检测到的功能群被显示出来。

在分类学方面(图4A中的分类图),MG和MP之间在分类丰度变异性方面可以观察到适度的相关性(ρ=0.33),尽管没有分类群显示相反的趋势(例如,低变异与MG和高变异性与MP)。Mg和MP提供了从Verrucommicrobiia疣微菌门到Akkermansia阿克曼菌的分类谱系的一致结果,这些结果在受试者中表现出很高的变异性,以及从细菌到类杆菌的分类学谱系,这是相当保守的。此外,尽管MG和MP之间的变异程度略有差异,但Bifidobacterium双歧杆菌属、Prevotella普氏菌属和Butyrivibrio丁酸弧菌属的含量在被研究的人群中表现出相当高的变异性,而在被分析的受试者中,Alistipes理研菌科和Faecalibacterium隐秘杆菌属被发现是相当保守的。

最保守的和最可变的功能(KOGs)如图4B所示。MG与MP在功能丰度变异性上的相关性很弱(ρ=0.12)。一般来说,与tRNA和肽聚糖合成以及DNA复制和修复相关的基因在受试者之间的变异程度很低,与一些潜在的活性(包括转座酶,抗生素抗药性基因,以及参与糖和生物胺分解代谢的酶)相反,具有较高的变异性。另一方面,与谷氨酸降解和丁酸生物合成有关的功能,除了“管家”糖酵解酶和翻译因子外,根据MP数据,似乎在所有受试者(高丰度和低变异性)中始终活跃;有趣的是,一些与压力相关的蛋白质(如超氧物清除剂和触发因子)被发现是人群中变异最大的基因特征之一。

3
抑菌剂和细菌的特殊功能贡献


宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

图5 厚壁菌门和拟杆菌门具有显着差异丰度的KEGG直系同源功能群

注:根据样本序列特征的平均相对丰度(阈值>0.01%)对数据进行筛选。根据MG数据,具有较高(前10位)和较低(前10位)Firmicutes/Bacteroidetes(F/B)对数比的功能显示在左条形图(蓝色)中;根据MP数据,具有较高(前10位)和较低(前10位)F/B对数比在的功能显示在右条形图(红色)。子单元名称显示在括号中。

本研究还寻求找到门特有的功能,即主要或完全由于一个主要的GM门(Firmicutes硬壁菌门和拟杆菌门Bacteroidetes)的活性。为了达到这个目的,计算了每个函数的log Firmictues/Bacteroidetes(F/B)丰度比,如上面所描述的MG与MP的比较。图5中的条形图根据MG(左,蓝)和MP(右,红)数据显示了具有最高和最低log F/B比率的功能。宏基因组内的门特异性基因,提供了对所研究队列中厚壁菌门和拟杆菌成员特有的功能潜力的见解,属于大量不同的活动(包括孢子形成,细胞壁生物发生和离子转运),映射到几个相关的生物合成和降解途径。当考虑宏蛋白组时,两个主要的GM门的具体贡献似乎被更好地定义,并定向于更相互关联的代谢活动。虽然细菌被发现特别参与多种活动,包括铁的稳态,非葡糖单糖(鼠李糖,木糖)的分解代谢,而叶酸代谢,硬壁菌门对转基因代谢的贡献主要是丁酸的生物合成,主要是大多数差异酶(包括乙酰辅酶C-乙酰转移酶,3-羟基丁酰基-CoA脱氢酶,丁酰基-CoA脱氢酶,谷氨酸-CoA脱羧酶,和依诺酰-CoA水合酶)最终集中于丁酸盐的生产。

4
肠道微生物群成员在碳水化合物代谢中的积极作用


宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能

图6.活跃的碳水化合物代谢途径及相关的分类学研究

注:a肠道微生物代谢途径的原理图概述,从碳水化合物的吸收和降解到短链脂肪酸的产生(粗体)。粗体中的数字对应于b中列出的代谢途径。GH糖基水解酶。b MP分析发现的碳水化合物代谢途径/酶(行)和肠道微生物门/属(列)的组合。热图颜色标度是基于每个功能-分类单元组合的对数相对丰度(平均15个受试者)。对于每个途径(行),仅报告在至少一半受试者中检测到的酶,而顶行(粗体,对应于黑色边界正方形)占所有酶的总丰度(在至少一个受试者中发现)属于该途径。对于每个门(列),仅报告在至少两个受试者中表达功能的属,并且门柱(粗体,对应于黑色边界的正方形)解释分配给给定门的所有功能的总丰度。“碳水化合物代谢”和“微生物区系”分别报告行和列的总数。

为了进一步阐明全球机制主要成员在碳水化合物代谢中的具体作用,我们手动解析了由MP鉴定的转运体和酶的功能和分类注释,并负责从多糖降解到SCFA生产的过程。如图6A所示,复合多糖通常在细胞外空间被降解,然后寡糖和单糖在微生物细胞内运输,在它们通过碳水化合物分解途径(聚合在糖酵解上)退化的地方;丙酮酸和相关中间体最终被用于合成SCFAs,包括乙酸、丙酸和丁酸。图6B说明了每种功能分类组合的表达水平,根据参考路径(或功能家族)对功能进行分组,并按微生物属按相应的门进行分组。从81个官能团(KOGs)的MP表达数据中检索到整个通路结果;其中51项也被报告为单一功能,至少在一半的被试中得到表达。

考虑到GM作为一个整体,糖酵解酶的表达约占总碳水化合物代谢的一半,而丁酸、丙酸和乙酸合成酶的相对贡献分别为12%、3%和1%。另一个相关的代谢活性是醛糖/酮糖的相互转化(7%),糖转运蛋白(由拟杆菌门的TonB依赖转运蛋白和厚壁菌门的ABC转运蛋白组成)占碳水化合物代谢相关蛋白的6%。碳水化合物的代谢似乎是由于第一菌和细菌的相似程度(分别占总数的46%和51%),而放线菌在数量上所起的作用较小(3%)。

当关注特定的GM成员所做的代谢任务时,发现双歧杆菌对粘蛋白糖蛋白的降解(Endo-α-N-乙酰半乳糖氨基酶活性)有显著的贡献,以及戊糖水解(β-木糖苷酶),相互转化(戊糖异构酶)和分解代谢(磷酸酮醇酶和转醛缩酶在戊糖磷酸途径内)。拟杆菌属主要通过属于淀粉利用系统(SUS)的酶和转运体,对淀粉的降解和吸收提供了独特而活跃的贡献,并且在岩藻糖、鼠李糖、尿酸代谢以及糖酵解途径(特别是在准备阶段)中发挥着关键作用;Bacteroidetes拟杆菌门的另一个主要成员Prevotella普氏菌属主要参与木糖和阿拉伯聚糖的降解。在硬壁菌门属中,我们发现Faecalibacterium隐秘杆菌属在丁酸发生(以及寡糖膜转运和丙酮酸磷酸二激酶活性)和丙酸杆菌在丙酸生成的最后部分中的强烈(并且几乎是排他性的)参与;此外,观察到来自Ruminococcus瘤胃球菌属的相当高的甲酸C-乙酰转移酶活性。值得注意的是,在同一门中,许多同源基因(特别是戊糖磷酸途径酶和由Firmicutssp表达的ABC转运蛋白)具有较高的序列同源性,这使得很难达到分类到属的水平。

宏蛋白组揭秘健康人群肠道微生物的潜在及活跃功能
总结


宏基因组和宏蛋白组的数据关于物种分类水平上比较一致。另一方面,个体的遗传背景和功能活性差别还是很明显的,波动范围大于宏基因组的结果,表现为更高的可塑性。对分类学某类特异菌贡献功能活性或代谢物的分析,发现某些类菌特异的碳水化合物代谢活性,如多糖降解、多糖转运、糖酵解、短链脂肪酸生成等。厚壁菌门中主要是Faecalibacterium促进丁酸盐合成有着最高的表达率及代谢活性,个体间差异最小。此类物质在以前研究中报导为重要的微生物产物并维持肠道的动态平衡。

本研究结果提供了健康人体肠道菌群中物种类型关于功能途径活性的详细信息。对宏基因中发现的潜在功能与宏蛋白组的表达功能进行差别比较,表明从宏基因组层面上发现的功能下结论,最好有宏蛋白组的结果支持其代谢物的功能和活性。







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摘要全转录组范围内鉴定能与蛋白结合的RNA(RBPs),是了解转录后基因调控网络的必要条件。然而RBPs蛋白组的研究主要局限于多聚腺苷酸的RNA与蛋白的结合,对于没有ploy-A尾的RNA(主要的是非编码RNA和RNA前体)几乎都没发现。本文介绍了一种点击化学(主旨是通过小单元的拼接,来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。它尤其强调开辟以碳-杂原子键(C-X-C)合成为基础的组合化学新方法,并借...
2018 - 11 - 09
前沿慢性阻塞性肺病(COPD)是一种炎性疾病,其特征在于进行性空气流量限制,并且被认为部分地由于响应于慢性空气污染物暴露(主要来自吸烟)而引起的夸大的肺部炎症。目前可用的治疗方法在很大程度上是无效的。因此,有效治疗COPD迫切需要新型的治疗药物。前期系统药理学鉴定了补肺益肾方(BYF)的195种潜在靶点,并被证实对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠有短期治疗作用。然而,对慢性阻塞性肺疾病(COPD)...
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