探索基因如何影响肠道微生物的功能

从康奈尔大学的科学家们正在探索新的研究人类基因如何影响肠道微生物组的函数,和扩张意识的人类遗传学在形成中所起的作用的微生物。

数万亿生物个体构成一个人的肠道微生物代谢功能,极大地影响疾病和整体健康。什么是还不清楚如何以及在多大程度上肠道微生物,反过来,由人类宿主的基因组。

Ilana布里托,助理教授和南希·e·蒙家族周年的教员和彼得·c·Meinig开办学校生物医学工程,和她的合著者以一种新颖的方法来检查host-microbiome遗传相互作用,能够显示许多情况下,一个人类宿主的基因构成直接影响肠道微生物的功能性能。

他们的论文,“集体人类基因组变异对微生物的影响函数,”发表在《华尔街日报》3月9日科学报告。研究是一个十字学院合作,结合布里托的微生物知识与教师的专业知识遗传变异安德鲁·克拉克和统计方法,分别从群体遗传学教授雅各布·古尔德》的艺术与科学学院;马丁威尔斯,查尔斯·a·亚历山大统计科学教授在《科学部门的信息。

“当一个疾病或表型是由单个基因突变可以是一个相对简单的过程找到基因,”布里托说。但是,正如通常,整个套件的基因可以导致疾病或其他交互表型表达,更复杂的机制。在人类基因组有许多连续的变化从一个人到另一个人,甚至在配对的染色体的同一个人。

当一个变化是由单个核苷酸的替换,这就是所谓的单核苷酸多态性(SNP)。使用一个独特的计算和建模方法,布里托的团队能够识别单核苷酸多态性与microbiome-associated特征相关,疾病和癌症。换句话说,他们能够展示人类基因组的直接影响肠道微生物的功能。

“将人类基因组的变化与肠道微生物的变化已经棘手,”克拉克说,“因为人类基因组变异是彼此相关的,可以有相关功能,和肠道中细菌的种类也不是相互独立的。”

当前研究的新颖性是利用这种结构的数据。它关注的功能肠道微生物组相对于每一个物种的基因构成生物体形成微生物的聚集;看着广阔的人类基因的集合,其影响的功能微生物组而不是研究单个基因;它使用一种新型的战略模型的分布函数和物种在人类肠道内。

过去的模型没有适合常见的宏基因组测序数据集的特征。井的概念引入使用Tweedie分布类型的概率模型来解释这些特征。

“我的研究小组曾Tweedie建模策略应用于自然语言处理,”威尔斯说。“这似乎是一个不错的选择。我们发现Tweedie建模方法是足够灵活来捕获mean-to-variance权力关系metagenomic类群和基因的丰度,并优于标准的方法。”

论文的第一作者是Felicia新博士以前布里托实验室组织的一部分和第二作者本杰明•贝尔博士井受到建议的人。

“费利西亚把这些微生物及其功能和专业知识人类遗传学,本杰明统计背景和他们一起网专家,看看具体的方法是合理的,”布里托说。“通过这种合作,我们做一些优秀的工作。”