ABO 유전자형은 돼지의 GalNAc 수준을 조절하여 장내 미생물을 변경합니다
Nature 606권, 358~367페이지(2022)이 기사 인용
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장내 미생물군집의 구성은 개인마다 상당히 다르며 건강과 상관관계가 있습니다1. 숙주 유전학이 이러한 변이에 기여하는 정도와 방법을 이해하는 것은 필수적이지만, 특히 인간에서 연관성이 거의 복제되지 않았기 때문에 어려운 것으로 입증되었습니다2. 여기서 우리는 대규모 모자이크 돼지 개체군의 장내 미생물 구성에 대한 숙주 유전자형의 영향을 연구합니다. 우리는 악화된 유전적 다양성과 환경 균일성 조건 하에서 미생물군 구성과 특정 분류군의 풍부함이 유전된다는 것을 보여줍니다. 우리는 Erysipelotrichaceae 종의 풍부함에 영향을 미치는 정량적 특성 유전자좌를 매핑하고 그것이 인간의 ABO 혈액형을 뒷받침하는 N-아세틸-갈락토사미닐-트랜스퍼라제를 코딩하는 유전자의 2.3kb 결실에 의해 발생한다는 것을 보여줍니다. 우리는 이 삭제가 균형 선택 하에서 ≥350만년 된 종간 다형성임을 보여줍니다. 우리는 이것이 장내 N-아세틸-갈락토사민의 농도를 감소시켜 N-아세틸-갈락토사민을 수입하고 분해할 수 있는 Erysipelotrichaceae의 풍부함을 감소시킨다는 것을 입증합니다. 우리의 결과는 이러한 연관성을 뒷받침하는 분자 메커니즘에 대한 통찰력과 함께 장내 특정 박테리아의 풍부함에 대한 숙주 유전자형의 영향에 대한 매우 강력한 증거를 제공합니다. 우리의 데이터는 농촌 인구에서 동일한 효과를 식별하는 길을 열었습니다.
유기체의 생리학과 병리학에 대한 포괄적인 이해를 위해서는 숙주와 숙주의 다양한 미생물군에 대한 통합 분석이 필요하다는 사실이 점차 인식되고 있습니다1. 인간의 장내 미생물총 구성은 HDL 콜레스테롤, 공복 혈당 수치, 체질량 지수를 포함한 생리학적, 병리학적 매개변수와 연관되어 있습니다2. 가축에서 반추위 미생물군집 구성은 메탄 생산 및 사료 효율성과 관련이 있습니다3. 이러한 상관관계는 미생물군집이 숙주의 생리에 미치는 직접적인(인과적) 영향을 포함할 수 있는 숙주와 미생물군 사이의 복잡한 상호작용을 반영합니다4. 미생물군 구성과 상관관계가 있는 여러 표현형은 유전됩니다5,6. 이는 숙주의 유전자형이 부분적으로 미생물총의 구성을 결정할 수 있으며, 이는 결국 숙주의 표현형에 영향을 미칠 수 있다는 가설로 이어집니다4. 이는 미생물총의 구성이 부분적으로 유전된다는 것을 의미합니다. 설치류에 대한 연구가 이를 뒷받침하지만7 인간에 대한 증거는 설득력이 떨어집니다. 초기 보고서에서는 이란성 쌍생아에 비해 일란성 쌍생아 사이에 더 높은 미생물군 유사성을 나타내지 않았는데, 이는 숙주 유전자형의 제한된 효과를 암시합니다8. 더 나은 기반의 연구는 풍부한 분류군, 특히 Christensenellaceae9에 대한 숙주 유전학의 중요한 영향에 대한 증거를 제공했습니다. 미생물군 유전성을 뒷받침하는 유전자좌는 인간에서 식별하기가 여전히 어렵습니다. 락타아제(LCT)의 지속적인 발현을 유발하고 비피도박테리움 풍부도 감소와 관련된 변종 외에도 다른 GWAS 유전자좌는 복제하기 어려운 것으로 입증되었습니다2,10,11,12,13,14. 미생물총 구성의 유전적 구조를 더 잘 이해하려면 더 큰 규모의 인간 집단에 대한 분석이 필요합니다.
대규모 단일위 잡식동물의 장내 미생물총 구성의 유전적 구조를 해독하기 위해 우리는 모자이크 돼지 개체군의 생성과 장내 미생물총의 종단적 특성을 보고합니다. 우리는 미생물총 구성에 대한 숙주 유전자형의 강한 영향을 관찰하고 장내 N-아세틸-갈락토사민 농도를 조절하여 이 대사산물을 탄소원.