肠道微生物组可以塑造健康和疾病的风险,尽管这些相互作用的分子机制仍然不清楚。虽然宿主遗传学是可以塑造肠道微生物组变异的因素之一,从相反的角度看,它不太清楚微生物组可能影响基因表达的程度。

在一个新的细胞培养的研究,研究人员韦恩州立大学明尼苏达大学芝加哥洛约拉大学(美国)已经发现肠道菌群组成可引起结肠上皮细胞基因调控的改变

首先,Richards和他的同事量化了转录组和染色质可及性的变化在体外人性上皮细胞模型在暴露于活肠道微生物酶的缺氧条件下,衍生自五个健康,无关的个体。

暴露于人类粪便样本导致5413个宿主基因表达的一致变化,这些基因涉及蛋白质翻译并与细胞表面相关

相比之下,409个基因的表达在不同的治疗过程中发生了不同的变化。这使得科学家可以探索特定的肠道微生物群特征是否可能与基因表达的差异有关。

研究人员在特定征集和宿主基因之间观察到588个不同的关联,包括与46个类群丰度相关的121个宿主基因表达的变化。

具体地,与包含最大宿主基因相关的微生物属Odoribacter链球菌blautia.Thiovirga.丝硫细菌属,Collinsella..通过细菌分类群调节的基因与先前显示的复杂性状有关,该特征涉及肠道微生物组,包括结肠直肠癌,肥胖症和炎症性肠病。例如,丰富的Collinsella.与基因GLTP呈正相关,该GLTP参与糖脂转移,而且反过来又参与了代谢综合征。

通过调节转录因子结合的宿主染色质可用性的变化被发现是调节机制,肠道微生物会引起宿主基因表达的变化。

这些结果表明宿主细胞和肠道菌群不断地相互作用细胞肠道微生物群组合物的细胞变异影响宿主细胞中的基因表达.此外,宿主基因和肠道微生物组成可能以类似的方式影响宿主疾病风险(例如,GLTP基因和Collinsella.).

在第二步中,作者创造了由梯度剂量组成的被操纵的微生物群Collinsella.并表明了这一点通过改变单一细菌种类的丰度,可以以预测的方式调节结肠细胞的基因表达

总之,尽管有局限性在体外系统,这些初步结果表明,天然和受控条件的肠道微生物会导致宿主基因调节的变化,这些调节涉及复杂功能。新的研究,更具模仿的体内胃肠道的状况将有助于提供一个更完整的动态的图像宿主与微生物群之间的相互作用

正如作者在他们的结论“通过操纵微生物组来微调宿主基因表达的能力为未来的治疗途径提供了思路。”

参考:

Richards Al,Muehlbauer Al,Alazizi A等。肠道菌群对宿主基因调控具有广泛和可改变的作用MSYSTEMS..2019年;4(5)。DOI:10.1128 / msystems.00323-18。