腸酪酸塩産生の細菌群集を調査するための遺伝子標的アプローチ

背景：ヒトの微生物叢によって生成される酪酸は、うまく機能している結腸に不可欠です。酪酸を産生する細菌は系統発生的に多様であり、従来の系統発生マーカーに基づいて正確な検出を妨げます。その結果、この重要な細菌群に関する信頼できる情報は、しばしば微生物叢の研究に欠けています。 結果：この研究では、2つの原発性酪酸合成経路、ブチリルCoA：酢酸COA-トランスフェラーゼ（しかし）およびブチレートキナーゼ（Bukyrate）の最終遺伝子の454ピロタグシーケンスおよび定量的ポリメラーゼ連鎖反応の遺伝子ターゲットアプローチについて説明します。）。潰瘍性大腸炎の4人の患者の酪酸塩産業群集の確立と早期の連続を監視し、回腸ポーチ肛門吻合で結腸切除術を受け、健康なコロンの3つの対照サンプルと比較しました。すべての患者は、2か月の研究内でポーチに豊富な酪酸産生コミュニティ（コミュニティ全体の約5％から26％）を確立しましたが、パターンは個人の間で特徴でした。健康なコントロールと同様のコミュニティプロファイルを抱いている患者は1人だけでした。このプロファイルは、AcidAminococcus sp。、Eubacterium sp。、Faecalibacterium prausnitziiおよびRosebria sp。の参照遺伝子に類似した遺伝子の優位性がありました。BUK遺伝子。2人の患者は、クロストリジウムbutyricumおよびC. perfringensの患者と同様のBUK遺伝子で大幅に濃縮されましたが、4番目の患者は両方の遺伝子を含む豊富なコミュニティを示しました。以前の研究で特定されたほとんどの酪酸塩生産者が検出され、見つかった分類群の一般的なパターンは16S RRNA遺伝子Pyrotag分析によってサポートされていましたが、遺伝子ターゲットのアプローチは、コミュニティの潜在的な酪酸塩生産メンバーの詳細を提供しました。 結論：提示されたアプローチは、酪酸塩生産コミュニティに対する定量的および遺伝子型の洞察を提供し、腸内マイクロビオームのより具体的な機能的特性評価を促進します。さらに、分析は洗練されていますが、中央データベースにあるBuk参照注釈があります。

BACKGROUND: Butyrate, which is produced by the human microbiome, is essential for a well-functioning colon. Bacteria that produce butyrate are phylogenetically diverse, which hinders their accurate detection based on conventional phylogenetic markers. As a result, reliable information on this important bacterial group is often lacking in microbiome research. RESULTS: In this study we describe a gene-targeted approach for 454 pyrotag sequencing and quantitative polymerase chain reaction for the final genes in the two primary bacterial butyrate synthesis pathways, butyryl-CoA:acetate CoA-transferase (but) and butyrate kinase (buk). We monitored the establishment and early succession of butyrate-producing communities in four patients with ulcerative colitis who underwent a colectomy with ileal pouch anal anastomosis and compared it with three control samples from healthy colons. All patients established an abundant butyrate-producing community (approximately 5% to 26% of the total community) in the pouch within the 2-month study, but patterns were distinctive among individuals. Only one patient harbored a community profile similar to the healthy controls, in which there was a predominance of but genes that are similar to reference genes from Acidaminococcus sp., Eubacterium sp., Faecalibacterium prausnitzii and Roseburia sp., and an almost complete absence of buk genes. Two patients were greatly enriched in buk genes similar to those of Clostridium butyricum and C. perfringens, whereas a fourth patient displayed abundant communities containing both genes. Most butyrate producers identified in previous studies were detected and the general patterns of taxa found were supported by 16S rRNA gene pyrotag analysis, but the gene-targeted approach provided more detail about the potential butyrate-producing members of the community. CONCLUSIONS: The presented approach provides quantitative and genotypic insights into butyrate-producing communities and facilitates a more specific functional characterization of the intestinal microbiome. Furthermore, our analysis refines but and buk reference annotations found in central databases.