Генетика хозяина определяет состав кишечного микробиома
Микроорганизмы играют ключевую роль в биологических процессах на Земле. Кишечный микробиом — сообщество микроорганизмов в кишечнике — важен для здоровья человека, животных и растений. Ученые исследуют, как микробиом влияет на жизненные процессы и развитие болезней, но роль генома хозяина в этом взаимодействии изучена не до конца.
Исследователи из Кильского университета и Института эволюционной биологии Макса Планка под руководством профессора Джона Бейнса, совместно с доктором Лесли Тёрнер из Университета Бата, провели полногеномный поиск ассоциаций (GWAS). Они изучили гибридов двух подвидов домовой мыши (Mus musculus musculus и Mus musculus domesticus) из природной гибридной зоны.
Карта генов, ассоциированных с микробиомом
- Ученые работали с инбредными линиями мышей, произошедшими от диких животных, которые сохранили естественное разнообразие микробиома.
- GWAS-анализ слизистой оболочки кишечника выявил 428 геномных регионов, значимо ассоциированных с обилием 120 различных бактериальных таксонов.
- Исследователи сузили этот список примерно до 80 генов-кандидатов высокой достоверности, многие из которых участвуют в распознавании и коммуникации с бактериями.
Совместная эволюция хозяина и микроорганизмов
- Исследование показало, что несколько бактериальных таксонов являются наследуемыми.
- Наследуемые таксоны с большей вероятностью коспециируют (совместно диверсифицируются) с хозяином, то есть их эволюционные деревья совпадают.
- Это первое исследование, установившее связь между наследуемостью бактерий и степенью их диверсификации вместе с хозяевами в процессе видообразования.
Новые подходы к изучению болезней
- В регионах генома хозяина, ассоциированных с заселением кишечника микробами, обнаружено накопление генов, известных своей связью с психическими расстройствами и воспалительными заболеваниями кишечника (IBD) у человека.
- Это открывает новые исследовательские подходы для понимания эволюции, функции и нарушений в работе метаорганизмов.