生物信息学家已发现人体血液中的哪些蛋白质与遗传有关,哪些与肠道细菌有关
圣彼得堡国立大学生物信息学研究员达丽娅·热尔娜科娃所在的国际科研团队发现人类基因组和微生物组如何影响91种血清蛋白数值。
此项研究日后将有助于发现肠道细菌的成分变化与人类面临的各种疾病之间的关系。该研究成果已发表在Nature Genetics期刊上。
肠道微生物组(与人类共生的细菌群落)研究领域的最新成果表明,很多疾病都伴随着明显的细菌组成变化,如胃肠道疾病、肥胖症、心血管疾病,以及令人意想不到的类风湿性关节炎、多发性硬化症,甚至自闭症。在某些情况下,医生会设法向人体肠道中加入某类细菌以治疗这些疾病。然而,对科学家而言,很多疾病机制依然是未知的。哪些问题是仅仅通过遗传形成的?肠道细菌何罪之有?何时需要考虑到基因组和微生物组?
为寻找解决问题的方案,格罗宁根大学(荷兰)、波恩大学(德国)、奥斯陆大学(挪威)的生物信息学家联手圣彼得堡国立大学多布然斯基基因组生物信息学中心研究员达丽娅·热尔娜科娃对来自LifeLines DEEP项目的近1500人进行了分析。其中包括健康荷兰人的相关信息数据,如血清、微生物组、代谢物、基因表达的蛋白数值,以及关于生活方式、饮食、服药及其他诸多方面的信息。
研究人员发现,列表中有41种蛋白数值与微生物因素有关,73种蛋白质受人类遗传学影响,还有31种蛋白数值取决于基因组和微生物组。此外,正如达丽娅·热尔娜科娃所言,与细菌有关的蛋白质主要是参与新陈代谢的物质(这是合乎逻辑的,因为微生物组在这一过程中起到重要作用)。与遗传学有关的蛋白质则为免疫系统和各种发炎过程中的重要物质。
对于其中一种蛋白质,我们能够确定因果关系。这便是上皮蛋白Ep-CAM,即一种生物标志物,并在癌症及其他疾病诊断中发挥重要作用。我们的数据显示,这种蛋白数值的个体差异,可用遗传学解释的占7%,可用微生物组解释的占26%。事实证明,最有可能的是,FUT2基因率先影响Ep-CAM蛋白,该蛋白则又影响到Blautia属肠道细菌。
圣彼得堡国立大学多布然斯基基因组生物信息学中心研究员达丽娅·热尔娜科娃
研究人员指出,这种信息可使医务工作者受益,因为FUT2基因的变化与一系列炎性肠病相关,如克罗恩病和溃疡性结肠炎等。掌握关于Ep-CAM蛋白和Blautia属细菌可能参与FUT2基因对肠道疾病的影响机制的知识,能够使我们更好地了解导致这些胃肠道问题的机制,并找到解决这些问题的可行性方法。这一问题将成为开展新研究的理由,因为目前为止,科学家们只发现了这一结合遗传学、微生物组和蛋白质的复杂机制的一小部分。