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    Courtesy of Broad Communications

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Microbiome genes on the move

澳门太阳城最新网站和Broad研究所博士后ilana布里托取样不仅在斐济,她研究的偏远村庄的人类微生物,而且在社会上的微生物的水库。

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在“文化”一词通常指的是一组的共同的遗产 - 比如它的习俗,美食,音乐和语言 - 即以独特的方式连接的人。但如果文化扩展到人口的微生物,是生活在和人体内微生物的收藏?

科学家们正在学习的微生物的状态,可能对人体健康的影响,一切从自身免疫性疾病,以某些癌症被链接到生活和身体上的微生物的数万亿的多样性和健康的风险。在发表在本周出版的作品 性质从澳门太阳城最新网站埃里克·阿尔姆和ilana布里托和澳门太阳城最新网站和哈佛大学和他们的同事的Broad研究所采取了在发展中国家的人口研究文化是如何影响他们的化妆微生物组一个深沉的样子。

他们发现了“移动基因”的一个有趣的角色 - 在塑造发展中国家的人口文化独特性的微生物组 - 通过这个过程被称为基因水平转移生物体之间移动的遗传物质。这些移动基因是突出微生物基因组中,帮助个体适应环境的关键基因。

Isolated populations provide a clear lens

在2008年,美国国立卫生研究所的人类微生物组项目(HMP)开始努力调查大规模的人类微生物组,由数百名健康的北美的采集样本(如皮肤拭子,唾液样本和粪便) ,主要是那些生活在城市地区。他们测序的微生物随着认识的目标,他们如何影响健康和疾病的样品中,并制作在健康人体微生物的多样性前所未有的样子。

人类,然而,比城市中居住的北美更加多样化。了解如何从发展中世界人口的微生物可能会比较的HMP数据集,布里托走过很远,从市区北美,一路冒险斐济的南太平洋岛国,这里的许多国家的本地村民的生活在边远,孤立的社区。 “我想跟踪,从一个地方到另一个地方的微生物,而且我认为这样做是所有的联系人是谁用当地的水和食物局部接触的最佳地点,”解释布里托,埃里克ALM的实验室的博士后,一学会会员Broad研究院,在澳门太阳城最新网站生物工程教授,澳门太阳城最新网站的中心微生物和治疗的共同主任。 “相比之下,在大城市中,我们接触到很多不同的人接触,来自世界各地的吃的食物,并使用大量的卫生用品和抗生素,可以预防甚至内源性微生物的传播。”

研究的村庄布里托是在斐济第二大岛,但他们仍然相当遥远,生活在每个村约100-150人。而HMP已经在信息收集它有关参与者的数量是有限的,布里托进行她遇到了村民的彻底调查。她映射出人们的家谱和社会网络,指出他们采取了什么药物,并记录他们的家园和饮用水供应的GPS坐标。除了抽样个人的微生物组,她采样他们的水,确定谁碰家畜,并把样品从这些牲畜。布里托捕获不仅是人类微生物,而且在社会上的微生物的水库。该项目的名称,斐济社区微生物项目(fijicomp),反映了这一全面的方法。

Metagenomic data reveals layers of st要么ies

而大多数早期的微生物研究中使用被称为16S核糖体亚基测序,以确定在人群中微生物种类的方法,这种方法讲述一些有关其基因组的其余部分。布里托的目标是不是做的宏基因组测序,更全面的方式来看待微生物基因组,允许更精细,应变级别区分。 “有可错过只看该16S型材故事层,”布里托说。

当布里托从斐济赶到家拥有1000个多名样本的手,她和ALM联手广泛的微生物测序小组,并与支持的广泛以及来自国家人类基因组研究所的资助,能够做到超过宏基因组测序样品500。这是一个改变游戏规则的研究人员,从具有很少的数据来建立这种类型的大数据集和它的种类在发展中世界人口的唯一一个移动它们。如此大量的数据是的涌入,研究人员已经发展到收集和分析信息的新方式。

Mobile genes identify welcome genomic additions

在手,布里托和ALM数据现在可以挖掘。尤其是他们正在寻找移动的基因,已经种间共享,并且可能执行一些重要的或生长促进作用遗传元件。 “如果你看一下5000个基因在里面,哪些是特别重要的一个微生物基因组?” ALM问。 “也许不是所有的5000个基因。他们大多可能是每一个细菌有两种持家基因或一些随机自私的基因。但如果你去到一个环境中,看到一个特定的基因转移到许多不同的种类,每一个错误在这种环境下,这也许是富含四环素,[如果这是一个]四环素抗性基因,那么你就喜欢,啊哈!那么很可能是基因是一个......的5000个基因是超级重要的。”

布里托和ALM冲刷他们的数据进行横向基因转移的标志 - 由移动基因物种之间移动的过程 - 并与研究人员在美国桑迪亚国家实验室和广泛的核心机构成员保罗·布莱尼合作,他们使用的微生物单细胞测序创建新组参考基因组与宏基因组数据进行比较,并确定移动的基因。查明基因转移事件,他们采取了线索,从早期的工作中ALM的实验室。

“在2011年,我们创造的是谁与谁共享基因的第一个地图,说:” ALM。该分歧进化亿万年前的微生物之间“我们下载了所有在GenBank中的微生物基因组和寻找DNA相同的延伸是出奇地出现在两个完全不同的物种。”,预计它们的序列就分道扬镳了该年,会有很多的序列差异。但是,如果DNA的大段是两种截然不同的生物之间是相同的,他们的理由,它强烈地暗示将DNA水平转移。

在这个早期的工作中找到了ALM,不同种类的两种细菌更容易分享的基因,如果他们从本质上对人体同一部位来了,例如,无论是从口中的不同点,比他们来自何处不同的地点 - 一个从嘴和一个从肠道。因此,虽然该数据显示,地理学不是特别指示共享的基因,可能是由于缺乏地理覆盖范围,怎么样在发展中世界?什么人在这些相对孤立斐济的村庄?

在这项新研究中,布里托和团队看了看基因转移事件,不仅对斐济的样品也来自人类微生物组项目,以了解当地环境如何影响微生物。什么从数据出现的是,斐济样品中它实际上能够确定特定人群中选择特定功能的基因,这意味着该基因在文化上很重要的。

在fijicomp研究参与者和HMP之间的一个很大的区别是饮食。例如,斐济的饮食中含有丰富的当地美食,如木薯,椰子和地区的海鲜。在寻找所谓的糖苷水解酶,特别是家庭成员特别是消化食物转移作为该吃那些食物的人群中移动基因有用消化酶的家庭。在这里,看着移动的基因使得研究人员能够更直接地评估,如饮食,而不是这的种存在影响的环境因素的影响。

“而16S测序可以识别哪些物种存在,使我们做出特定的物种和疾病之间的关联,有什么移动的基因告诉我们的是,即使我们知道的物种,似乎有被跨越物种的界限重要的文化基因,唐“T在16S数据显示,说:” ALM。 “所以,如果我们要充分认识全面的微生物对公众健康的影响,我们不仅需要跟踪的品种,而且感兴趣的基因。结合单细胞和宏基因组分析提供了强大的方式来做到这一点。”

这项研究是由健康的斐济卫生部,国家人类基因组研究所,澳门太阳城最新网站环境健康中心,中心微生物信息学和治疗学在澳门太阳城最新网站,野生动物保护协会和哥伦比亚大学地球研究所,澳门太阳城最新网站和哈佛大学Broad研究院的支持,巴勒斯欢迎基金,牙齿和颅面研究国家研究所和能源的美国部门。


主题: 研究, , 生物学, Broad研究所, 发展中国家, 演化, 遗传学, 微生物, 微生物学, Biological engineering, 健康, 工程学院

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