Человек является суперорганизмом, обладающим не только собственными генами, но и дополнительным геномом, включающим миллионы микробных генов, оказывающих существенное влияние на метаболизм и физиологию хозяина. И вполне понятен интерес ряда исследователей к изучению возможных механизмов влияния состава кишечных бактерий на развитие заболеваний человека. Одно из таких исследований опубликовано в журнале Nature Genetics. Международная группа исследователей изучила влияние генома и микробиома человека на концентрацию в сыворотке крови 92 белков, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Были проанализированы данные почти полутора тысяч человек из проекта LifeLines DEEP. (Основной целью данного проекта является получение представления о взаимоотношениях между изменением микробиома, генетическими вариациями, изменениями метаболизма и фенотипа).
Были идентифицированы генетические компоненты для 73 белков и микробные ассоциации для 41 белка, 31 из которых были связаны как с генетическими факторами хозяина, так и с микробными факторами. Генетические и микробные факторы оказывали аддитивные эффекты и в совокупности объясняли изменчивость индивидуальных значений до 76,6% (в среднем 17,5%).
Генетика хозяина в наибольшей степени способствовала экспрессии белков, связанных с иммунной системой, тогда как микробиом кишечника в большей степени содействовали белкам, участвующим в метаболизме и кишечном здоровье. Исследователи обнаружили несколько взаимодействий хозяин-микроорганизм, которые воздействовали на белки, участвующие в эпителиальной функции, липидном обмене и функции центральной нервной системы.
Например, для эпителиального белка Ep-CAM исследователи смогли определить причинно-следственную связь влияния микробиома на макроорганизм. Белок Ep-CAM является биомаркером различных типов рака и играет роль в развитии опухолей, метастазировании карциномы. По данным группы исследователей, межиндивидуальные различия в уровне этого белка объясняются генетикой хозяина на 7 %, а микробиомом — на 26%. Выяснилось, что, вероятнее всего, ген FUT2 влияет сначала на продукцию белка Ep-CAM, а он в свою очередь влияет на кишечной бактерии из рода Blautia.
Как отмечают исследователи, эта информация должна быть интересна клиницистам, потому что изменения в гене FUT2 ассоциированы с группой воспалительных заболеваний кишечника, такими как, болезнь Крона и язвенный колит. Знания о возможном участии белка Ep-CAM и бактерий из рода Blautia на заболевания кишечника позволят лучше понять механизм, который приводит к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, и найти возможные способы их решения.
Выводы авторов исследования о причинно-следственной связи взаимодействия PON3, кишечного микробиома и риска восприимчивости к сердечно-сосудистым заболеваниям также привлекают внимание. Окисление липопротеинов низкой плотности способствует риску развития сердечно-сосудистых заболеваний – это уже известный факт. Параоксоназы ЛПВП могут ингибировать окисление ЛПНП, проявляя тем самым антиоксидантные свойства. Семейство параоксоназ у человека включает три представителя PON1, PON2, PON3. Роль PON1 в развитии атеросклероза уже хорошо изучена, а недавние исследования показали ассоциацию полиморфизма гена PON1 с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Роль PON3 менее изучена. В опубликованном исследовании PON3 показал себя одним из топовых белков, ассоциированных с микробным разнообразием, таксонами и сигнальными путями. В частности, выявлена высокая ассоциация активности PON3 с бактериальными сигнальными путями биосинтеза витамина В1, который также проявляет антиоксидантную активность.
Интерес представляют выводы авторов о связи между кишечным микробиомом, ЦНС и ожирением. И ключевое место в этой ассоциации занимает метаболизм триптофана.
В целом результаты, полученные группой исследователей, демонстрируют сложное взаимодействие генома человека и микробиома в регуляции циркулирующих белков, которые модулируют разнообразные биологические процессы, оказывающие эффекты на различные органы и ткани. Авторы считают, что данное исследование закладывает основы для будущих изысканий, ведь пока для ученых открылся только небольшой кусочек этого сложного механизма, объединяющего генетику человека, микробиом и белки.
Были проанализированы данные почти полутора тысяч человек из проекта LifeLines DEEP. (Основной целью данного проекта является получение представления о взаимоотношениях между изменением микробиома, генетическими вариациями, изменениями метаболизма и фенотипа).
Были идентифицированы генетические компоненты для 73 белков и микробные ассоциации для 41 белка, 31 из которых были связаны как с генетическими факторами хозяина, так и с микробными факторами. Генетические и микробные факторы оказывали аддитивные эффекты и в совокупности объясняли изменчивость индивидуальных значений до 76,6% (в среднем 17,5%).
Генетика хозяина в наибольшей степени способствовала экспрессии белков, связанных с иммунной системой, тогда как микробиом кишечника в большей степени содействовали белкам, участвующим в метаболизме и кишечном здоровье. Исследователи обнаружили несколько взаимодействий хозяин-микроорганизм, которые воздействовали на белки, участвующие в эпителиальной функции, липидном обмене и функции центральной нервной системы.
Например, для эпителиального белка Ep-CAM исследователи смогли определить причинно-следственную связь влияния микробиома на макроорганизм. Белок Ep-CAM является биомаркером различных типов рака и играет роль в развитии опухолей, метастазировании карциномы. По данным группы исследователей, межиндивидуальные различия в уровне этого белка объясняются генетикой хозяина на 7 %, а микробиомом — на 26%. Выяснилось, что, вероятнее всего, ген FUT2 влияет сначала на продукцию белка Ep-CAM, а он в свою очередь влияет на кишечной бактерии из рода Blautia.
Как отмечают исследователи, эта информация должна быть интересна клиницистам, потому что изменения в гене FUT2 ассоциированы с группой воспалительных заболеваний кишечника, такими как, болезнь Крона и язвенный колит. Знания о возможном участии белка Ep-CAM и бактерий из рода Blautia на заболевания кишечника позволят лучше понять механизм, который приводит к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, и найти возможные способы их решения.
Выводы авторов исследования о причинно-следственной связи взаимодействия PON3, кишечного микробиома и риска восприимчивости к сердечно-сосудистым заболеваниям также привлекают внимание. Окисление липопротеинов низкой плотности способствует риску развития сердечно-сосудистых заболеваний – это уже известный факт. Параоксоназы ЛПВП могут ингибировать окисление ЛПНП, проявляя тем самым антиоксидантные свойства. Семейство параоксоназ у человека включает три представителя PON1, PON2, PON3. Роль PON1 в развитии атеросклероза уже хорошо изучена, а недавние исследования показали ассоциацию полиморфизма гена PON1 с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Роль PON3 менее изучена. В опубликованном исследовании PON3 показал себя одним из топовых белков, ассоциированных с микробным разнообразием, таксонами и сигнальными путями. В частности, выявлена высокая ассоциация активности PON3 с бактериальными сигнальными путями биосинтеза витамина В1, который также проявляет антиоксидантную активность.
Интерес представляют выводы авторов о связи между кишечным микробиомом, ЦНС и ожирением. И ключевое место в этой ассоциации занимает метаболизм триптофана.
В целом результаты, полученные группой исследователей, демонстрируют сложное взаимодействие генома человека и микробиома в регуляции циркулирующих белков, которые модулируют разнообразные биологические процессы, оказывающие эффекты на различные органы и ткани. Авторы считают, что данное исследование закладывает основы для будущих изысканий, ведь пока для ученых открылся только небольшой кусочек этого сложного механизма, объединяющего генетику человека, микробиом и белки.
Источник: PubMed
Daria V. Zhernakova, Trang H. Le, Alexander Kurilshikov, Biljana Atanasovska, Marc Jan Bonder, Serena Sanna, Annique Claringbould, Urmo Vхsa, Patrick Deelen, LifeLines cohort study, BIOS consortium, Lude Franke, Rudolf A. de Boer, Folkert Kuipers, Mihai G. Netea, Marten H. Hofker, Cisca Wijmenga, Alexandra Zhernakova and Jingyuan Fu.
Individual variations in cardiovascular-disease-related protein levels are driven by genetics and gut microbiome.//Nat Genet. 2018 Sep 24. doi: 10.1038/s41588-018-0224-7.
Комментарии (0)
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий