科研人员发现影响肠道菌群差异的基因位点

 

在这篇文章中，作者们在德国的两个人群（PopGen和FoCus）共2000余人收集了粪便样本，基因型以及饮食数据，并首先研究了饮食因素等对菌群的影响。来自中国的马普进化研究所博士生王军（现在在比利时鲁汶大学做博后研究）等作者们发现，性别，体重和饮食等因素大约能够解释8%的菌群差异；之后，他们提出了新的研究方法，将原来单个性状的定位分析扩展到复杂的菌群性状上，并发现了40余个对整个菌群的差异有影响的基因位点,其中一半的位点在肥胖人群中都能得到重复验证；这些基因位点一起可以解释10%的菌群差异。其中最重要的位点之一是VDR（维生素D受体，感受VD，胆碱和脂肪酸等），作者通过小鼠敲除实验，宏基因组和基因表达分析等一系列功能验证，证明其在宿主和微生物互相作用中有极为重要的作用，并且进行了另外的胆碱组成分析表明VDR－胆碱－微生物菌群间存在互相影响。

 

除此之外作者们也和另外两篇文章一样，进行单个细菌丰度和SNP的关联并发现了一系列SNP可以达到全基因组显著。富集分析也表明多数基因和维生素的生物作用有关；另外，许多已知的疾病位点也和微生物之间有显著的关联。虽然现有的工作相互之间的可比较性还比较差，人群之间和不同的技术所导致的差异也非常大；但这些研究一起表明了基因在不同水平上的确能够调控微生物的组成，并且这种基因－微生物－环境的互相作用最终能够引起人的生理状态和健康状态的变化。随着未来越来越多的GWAS研究发表，我们最终能对这个非常复杂系统有更好的理解。

 

Abstract

 

Humangutmicrobiotaisanimportantdeterminantforhealthanddisease,andrecentstudiesemphasizethenumerousfactorsshapingitsdiversity.Hereweperformedagenome-wideassociationstudy(GWAS)ofthegutmicrobiotausingtwocohortsfromnorthernGermanytotaling1,812individuals.Comprehensivelycontrollingfordietandnon-geneticparameters,weidentifygenome-widesignificantassociationsforoverallmicrobialvariationandindividualtaxaatmultiplegeneticloci,includingtheVDRgene(encodingvitaminDreceptor).WeobservesignificantshiftsinthemicrobiotaofVdr?/?micerelativetocontrolmiceandcorrelationsbetweenthemicrobiotaandserummeasurementsofselectedbileandfattyacidsinhumans,includingknownligandsanddownstreammetabolitesofVDR.Genome-widesignificant(P<5×10?8)associationsatmultipleadditionallociidentifyotherimportantpointsofhost–microbeintersection,notablyseveraldiseasesusceptibilitygenesandsterolmetabolismpathwaycomponents.Non-geneticandgeneticfactorseachaccountforapproximately10%ofthevariationingutmicrobiota,wherebyindividualeffectsarerelativelysmall.