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    发布时间: 2019 - 01 - 29
    小基因组测序,等待您的加入!客户发表文章:”The Complete Plastid Genome of Magnolia zenii and Genetic Comparison to Magnoliaceae species“        壹俺们很优秀,无奈太低调,悄悄告诉您,俺们公司客户叶绿体文章又有一篇发表啦!集思慧远带着自主研发的叶绿体组装软件为您科研道路上添砖加瓦!下面小编就带您看看,一篇叶绿体文章如何造就!贰                      宝华玉兰的完整质体基因组及其与木兰科植物的遗传比较                           IF=3.098宝华玉兰是一种极度濒危物种,仅存于中国江苏省宝华山有18棵。关于它的分子生物学的信息很少,直到现在还没有对宝华玉兰进行质体基因组研究。本文通过对宝华玉兰(Magnolia Zenii)的完整叶绿体基因组进行测序组装,鉴定SSR,并通过对近缘物种基因组结构和序列数据的比较分析,揭示了5个突变热点,对今后木兰科的系统发育和进化研究具有重要意义。这篇文章的研究内容如下:1、叶绿体基因组组装宝华玉兰基因组长160,048 bp,GC含量为39.2%,包括一对26,596 bp的反向重复区(IRA和IRB),一个大单拷贝区(LRC)88,098 bp,一个小单拷贝区(SSC)18,757 bp.2、木兰科物种叶绿体基因组比较分析用28种木兰科物种和2种鹅掌楸的叶绿体基因组进行序列比对。宝华玉兰的叶绿体基因组放...
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    发布时间: 2019 - 01 - 28
    摘要油菜是一种重要的油料作物,为了适应不同的气候带和纬度,形成了三种主要的生态型(冬性,半冬性,春性)。这些生态型多样性背后的遗传机制目前还是未知的。本研究这对收集的世界各地的991份资源品种进行全基因组重测序并分析了这些资源的遗传多样性。测序结果分别和油菜“Darmor-bzh”,“Tapidor”基因组比对鉴定到5.56M/5.53M SNPs,1.86M/1.92M Indels。文章通过构建等位基因漂变图揭示主要群落的,利用遗传多样性和连锁不平衡参数研究了甘蓝型油菜两个亚基因组的非对称进化。选择性清除分析表明了调控各种植物发育和胁迫的直系同源基因间的遗传多样性。全基因组关联分析发现在FT和FLC同源基因的启动子区域的SNP,符合不同生态型的油菜。材料方法实验材料:来自39个国家,658种冬性、145种半冬性、188种春性油菜。测序策略:Illumina HiSeq Xten PE150,共7.9T(平均测序深度6.6X)。油菜参考基因组:‘‘Darmor-bzh’’ genome (B. napus v4.1 genome),‘‘Tapidor’’genome。系统发育分析:MEGA5.2(NJ树,Kimura 2-parameter model);LD分析:PLINK,群体结构:ADMIXTURE;PCA:EIGENSOFT(smartPCA)。SNP重组率计算:R package FastEPRR;等位基因漂移分析:TREEMIX,基因流画图:R package ggplot2。选择性清除:PopGenome(Fst),XP-CLR;关联分析:TASSEL(MLM)。研究结果1、991份油菜资源群体结构和遗传变异A/B.991份油菜资源全球分布情况及对应三种生态型;C.991份材料的系统进化分析(与油菜生态型大致相同);D.群体主成分分析,PC1能够区分冬性和半...
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    发布时间: 2018 - 12 - 13
    发表期刊:Postharvest Biology and Technology影响因子:IF=3.112(SCI二区)研究背景草莓(Fragaria×ananassa Duch.)由于其独特的风味和多汁的质地,是一种在世界范围内广受欢迎的园艺作物。它是维生素C和抗氧化剂的良好来源,但由于软化快、机械损坏、真菌腐烂和采后代谢迅速,很容易腐烂。在6℃贮藏1d后,草莓果实中的蔗糖水平由于快速的采后代谢而达到无法检测的水平。虽然草莓品种的贮藏期不同,但平均贮藏期通常只有3-5d。先前研究报道了CO2诱导的生理和机械变化,收获后,草莓果实中含有较高水平的二氧化碳(CO2)以提高可储存性。暴露于20%CO2中12或48h的草莓果实比在环境空气中贮藏3d的水果更结实。高浓度的二氧化碳会影响细胞壁钙的结合,提高果实的硬度。为了深入了解高浓度CO2在分子和生化水平上的影响,多学科方法是必要的。整合基因组学、蛋白质组学和代谢组学将有助于更好地理解植物对外界刺激的全面定性和定量反应。尽管对草莓果实采后对高CO2的响应进行了研究,但对细胞反应的全面了解仍不甚清楚。本研究联合转录组学和代谢组学方法来研究分子和细胞反应,将收获的草莓果实短期暴露于30%CO2,以全面了解改善的果实耐贮性。材料与方法01植物材料与CO2处理草莓于80%红色收获,收获后,果实立即运往实验室。选择大小和颜色一致的果实作为试验材料。分组:0D:环境空气0h(收获后立即)1D:3h环境空气处理后1d1DT:3h 30%CO2处理后1d 02硬度测定随机抽取3个重复容器中的10个草莓果实进行硬度测定(n=30),经硬度测定后丢弃。采用CT-3纹理分析仪进行硬度测量。用直径为100mm、速度为2mm、应变为5mm、直径为100 mm的平板探针,在果实赤道面测量果实硬度(N)。草莓果实表面微生物...
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    发布时间: 2018 - 12 - 13
    集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》英文标题:Comparative transcriptome analysis of roots, stems and leaves Isodon amethystoides reveals candidate genes involved in Wangzaozins biosynthesis杂志:BMC PLANT BIOLOGY影响因子:IF=3.930摘要    王枣子是一种重要的中药植物,具有治疗多种疾病的药理作用,包括肺结核。四环二萜类化合物王枣子素(王枣子甲素Wang zaozin A,王枣子乙素GlucocalyxB)是王枣子的主要生物活性化合物。然而,关于这些化合物生物合成的分子信息仍然不清楚。通过对王枣子中王枣子素积累水平的研究,发现该植物的根、茎和叶组织有很大的变化,表明不同组织间代谢产物生物合成和积累的可能存在差异。为了更好地阐明四环二萜生物合成途径,我们对根、茎和叶组织进行转录组测序,并进行了de novo序列组装和分析。分析了与二萜类生物合成有关的候选基因,如CPS、KSL等。用qRT-PCR方法对8种涉及四环二萜类生物合成的转录本在王枣子不同组织中的表达谱进行了验证,解构该通路的基因表达谱。ISPD、ISPF和ISPH(MEP途径)以及IaCPS和IaKSL(二萜类途径)候选基因在叶片和根中的差异表达,可能是造成王枣子叶片中王枣子素积累较高的原因之一。本文报道的基因组数据和分析为进一步研究这一重要药用植物奠定了基础。材料与方法植物材料:一年生健康王枣子个体的根、茎、叶(3个重复)王枣子素的提取与鉴定(靶标代谢):种类:王枣子甲素、王枣子乙素和王枣子丙素        &...
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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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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
浏览次数: 43

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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