Microbiol Spectr | 粪便宏蛋白质组学和16S测序揭示CF新生儿肠道微生态的建立特征

2022-12-23 11:09:13, 西湖欧米wOmics 西湖欧米（杭州）生物科技有限公司

图1. 文章标题

实验样本及设计

（1）研究队列：CF婴儿（n=8），在出生第1月-12月期间取样本3-4次，共计30例样本；

（2）样本类型：粪便样本；

（3）组学方法：宏蛋白组和16S rDNA测序。

图2. 本研究路线流程

文章结果

宏蛋白组学和16S测序结果的统计一致性

该研究通过16S扩增子测序鉴定出685个扩增子序列变异（ASV）（9个门、13个纲和130个属），通过宏蛋白质组学鉴定了310个类群（8个门、17个纲和65个属）。

图3. 宏蛋白组学和16S测序鉴定到的菌群门、纲和属水平情况

相对丰度水平的差异性分析

Wilcoxon秩和检验结果显示，两种分析结果在以下分类群的相对丰度上存在显著差异：门水平为Actinobacteriota，纲水平为Bacilli和Actinobacteria，属水平为Blautia、Haemophilus、Escherichia、Enterococcus、Streptococcus 和 Bifidobacterium。

图4. 在门、纲和属水平，两种方法检测到的相对丰度对比分析

同时，对这些分类群在不同时间点样本中的相对丰度进行了分析。16S扩增子测序的结果显示，随取样时间点有显著变化的分类群包括Ruminococcus和Eubacterium；而宏蛋白组学数据显示的随取样时间点有显著变化的分类群是Fusobacterium、Haemophilus和Veillonella。在绝大多数的属分类水平上，16S扩增子测序和宏蛋白组学这两种方法表现出相似的趋势。

图5. 不同方法检测到的主要属的组成变化

宏蛋白组学进行菌群功能分析

研究人员通过将蛋白质与直系同源簇（COG）数据库进行匹配来进行功能分析。一共检测到14个COG类别，其中“能量产生和转换（C）”、 “碳水化合物运输和代谢（G）”和“翻译、核糖体结构和生物发生（J）”的丰度值最高。同时，研究人员还对细节分类单元及其功能进行了关联，在早期的CF样本中，Bifidobacterium spp.是含量最多的类群，其中大多数的功能通路都由Ruminococcus gnavus促进。从最初到早期的CF时间，观察到R. gnavus蛋白质的显著富集（69个蛋白质），其中大多数与翻译过程有关。相比之下，早期CF样本中与Clostridium perfringens和Blautia hansenii相关的功能在统计学上显著降低。

图6. 菌群蛋白的功能分析

宏蛋白组学的人源蛋白分析

研究人员在宏蛋白质组学数据中还鉴定到293种人类蛋白质：85种仅存在于初始样品中，43种仅存在于早期CF样品中，165种存在于两种样品中。对 3 组人类蛋白质（初始、早期 CF 和共有蛋白质）进行了 STRING 分析，对两组共有蛋白质的分析表现出显著的蛋白质-蛋白质相互作用。共有蛋白主要与中性粒细胞介导的免疫有关，例如钙卫蛋白（S100-A9 和 S100-A8）、中性粒细胞弹性蛋白酶（ELANE）、组织蛋白酶 G 和髓过氧化物酶，或与肠道屏障相关的粘蛋白，如粘蛋白（MUC2、MUC4 和 MUC13）或细胞连接中存在的蛋白质。与早期CF样品相比，初始样品含有更多与乳糜微粒组装和免疫系统相关的蛋白质，其中一簇肌肉蛋白质脱颖而出。