探索遗传学如何影响肠道微生物组的功能

康奈尔大学科学家的新研究正在探索人类遗传学如何影响肠道微生物组的功能，并正在扩大对人类遗传学在塑造微生物组中所起作用的认识。

构成一个人肠道微生物组的数以万亿计的个体生物体极大地影响了代谢功能、疾病和整体健康。不太清楚的是，肠道微生物群是如何以及在多大程度上由其人类宿主的基因组塑造的。

Ilana Brito 是 Nancy E. 和 Peter C. Meinig 生物医学工程学院的助理教授和 Mong Family Ssquicentennial 教员，她的合著者采用了一种新颖的方法来检查宿主 - 微生物组的遗传相互作用，并能够展示人类的许多实例宿主的基因构成直接影响肠道微生物组的功能表现。

他们的论文“人类基因组变异对微生物组功能的集体影响”于 3 月 9 日发表在《科学报告》杂志上。该研究是一项跨学院合作，将 Brito 的微生物组知识与教授在遗传变异和统计方法方面的专业知识相结合，分别来自文理学院的 Jacob Gould Schurman 人口遗传学教授 Andrew Clark;和马丁威尔斯，信息科学系的查尔斯 A. 亚历山大统计科学教授。

“当一种疾病或表型是由单个基因突变引起的时，找到负责的基因可能是一个相对简单的过程，”布里托说。但同样经常，一整套基因可以相互作用导致疾病或其他表型表达，这是一种更复杂的机制。在人类基因组中，人与人之间甚至在同一个人的配对染色体中都存在许多顺序变异。

当通过替换单个核苷酸产生变异时，这称为单核苷酸多态性(SNP)。Brito 的团队使用独特的计算和建模方法，能够识别与微生物组相关性状、疾病和癌症相关的 SNP。换句话说，他们能够展示人类基因组对肠道微生物组功能的直接影响。

“将人类基因组的变异与肠道微生物组的变异联系起来一直很棘手，”克拉克说，“因为人类基因组变异相互关联，并且可以具有相关的功能，而且肠道中的细菌种类也不是相互独立的。”

当前研究的新颖之处在于在数据中利用这种结构。它侧重于肠道微生物组的功能，而不是每个物种在形成微生物组的有机体聚集中的基因组成;它研究了广泛的人类基因集合及其对微生物组功能的影响，而不是检查单个基因;它使用一种新型策略来模拟人类肠道内功能和物种的分布。

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