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研究成果

mSystems—孟和教授团队揭示了共生总基因组(hologenome)可以视为宿主和肠道微生物适应性进化的实体单元

发布时间:2022-01-18 

过去我们认为动植物的自身遗传物质及其所处周边环境决定着物种的性状。近些年,越来越多的研究发现一些共生的微生物对宿主表型也有至关重要影响。事实上,宿主遗传和肠道微生物两者并非各自独立、互不影响,它们间存在着广泛而复杂的互作关系。“共生总基因组”理论为我们提供了一个全新视角和范式来理解生物体:即所有动植物都是由宿主和相关微生物构成的“共生总体”(holobiont),它们之间的共生、共代谢、共进化的关系能共同影响宿主的性状。尽管如此,目前共生总基因组学研究更多地集中在简单生物,在高等生物缺乏系统的研究和明确的实验证据。

孟和教授团队多年来致力于宿主和肠道微生物互作机制研究。为了更好地介绍和推广共生总基因组理念和方法,翻译出版了《共生总基因组—人类、动物、植物及其微生物区系》(科学出版社,2019年,ISBN:9787030599414)一书。近日,他们在线发表题为“Intestinal microbiota and host cooperate for adaptation as a hologenome”(mSystems,2022;7(1):e01261-21)的最新研究结果。该研究以世界知名的鸡体重双向选择家系为动物模型,采用多组学手段对宿主基因组甲基化、转录组和小RNA,以及肠道微生物的16SrDNA和宏基因组进行了测定和分析。研究发现,在长期的人工选择下宿主的遗传物质和肠道微生物均发生了适应性改变,并且两者间存在复杂的共生互作关系。以IGF2BP1基因为例,它受靠近转录起始区的一段甲基化区域和miRNA gga-miR-2128调控,在大体重宿主的盲肠中显著高表达。进一步的相关性分析显示IGF2BP1基因同一些在大小体重宿主肠道中丰度显著差异的益生菌进行互作,例如乳酸菌(Lactobacillus)和韦荣球菌(Veillonella),共同作用于宿主的体重表型。

该研究是对共生总基因组理论的一次践行,为这一假说提供了在高等动物水平的实验验证,相信它会对宿主及其共生微生物互作关系研究提供重要的借鉴和参考。

3522集团的新网站博士研究生周浩和杨凌宇为该论文的共同第一作者,孟和教授、美国弗吉尼亚理工大学Paul Siegel 教授和美国Carilion Clinic章岩博士为论文共同通讯作者。

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