Comparative meta-RNA-seq of the vaginal microbiota and differential expression by Lactobacillus iners in health and dysbiosis

doi:10.1186/2049-2618-1-12

。2013年4月12日；1(1):12.

doi:10.1186/2049-2618-1-12。

阴道微生物群的meta-RNA-seq比较及内乳杆菌在健康和失调中的差异表达

让·M·马克莱姆, 安德鲁·费尔南德斯, 朱莉娅·迪·贝拉, 乔·安妮·哈蒙德, 格雷戈·里德, 格雷戈里·勃洛尔¹

附属公司

PMID： 24450540
预防性维修识别码：项目经理3971606
内政部： 10.1186/2049-2618-1-12

阴道微生物群的meta-RNA-seq比较及内乳杆菌在健康和失调中的差异表达

让·M·马克莱姆等。微生物组。 2013。

。2013年4月12日；1(1):12.

doi:10.1186/2049-2618-1-12。

作者

让·M·麦克莱姆, 安德鲁·费尔南德斯, 朱莉娅·迪·贝拉, 乔·安妮·哈蒙德, 格雷戈·里德, 格雷戈里·勃洛尔¹

附属

¹加拿大伦敦N6A 5C1西安大略大学生物化学系。ggloor@uwo.ca。

PMID： 24450540
预防性维修识别码：项目经理3971606
内政部： 10.1186/2049-2618-1-12

摘要

背景：细菌性阴道病（BV）是育龄妇女最常见的阴道疾病，与高度多样性和异质性的微生物群有关。在这里，我们提出了一种原理验证分析，以利用meta-RNA-seq揭示微生物群落的功能，从而揭示可能将健康阴道微生物群落与处于细菌性阴道病（BV）病态的微生物群落区分开来的基因和途径。

结果：在这两种条件下都存在优势生物体内乳杆菌，并且在BV中的表达谱与健康相比有所不同。尽管其基因组最少，但内脏乳杆菌的差异表达量超过其基因补体的10%。值得注意的是，在BV环境中，肠杆菌增加了胆固醇依赖性细胞溶血素、粘蛋白和甘油转运以及相关代谢酶的表达。属于CRISPR系统的基因被大幅上调，表明噬菌体影响了群落。细菌群落作为一个整体，在BV条件下表现出对糖原和甘油作为碳源的偏好，这反映了乳杆菌的特性。BV条件下预测的代谢最终产物包括丰富的琥珀酸和其他短链脂肪酸，而健康条件下预计主要含有乳酸。

结论：我们的研究强调了在研究人类微生物群时，除了描述种群结构外，了解细菌群落功能活动的重要性。

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数字

图1
**细菌群落结构和功能。**(A类)每个样本中每个分类单元的所有映射mRNA读数的分布。被认为健康的两个样品（N4和N30）主要由crispatus乳杆菌组成，检测到少量的乳杆菌和詹森乳杆菌。细菌性阴道病（BV）的两个样本中，乳酸杆菌的相对比例较低，阿姆尼普氏菌、阴道加德纳菌、巨球菌和其他厌氧生物的比例较大。(B类)选定的子系统2和子系统3类别显示了N或BV条件下丰富的子系统4功能。每个点代表一个特定的子系统4函数，表达式的变化幅度绘制在相对于BV条件的x轴上。如果条件之间存在显著差异，则点为蓝色（非BV）或红色（BV），而灰色点在条件之间没有差异。(C类)代表BV中部分分类单元对功能的贡献显著上调（B中的红点）。成对的条表示两个样本（B27和B31），每种颜色都是特定分类单元对该功能的读取分数。丁酸激酶是乙酰-CoA发酵生成丁酸子系统的一部分，重点介绍了1B中的差异功能与1C中功能的分类组成之间的关系。甘氨酸、甘油；甘氨酸-3P，甘油-3-磷酸；GL，甘油脂质；GPL，甘油磷脂。

图2
**惰性乳杆菌泛转录组RNA-seq数据的循环表示。**通过核苷酸身份对冗余编码序列进行聚类后，RNA-seq读取被映射到12个可用的内切酶基因组（列在附加文件1：表S4中）（参见方法）。圆圈中的断裂将相邻编码序列（CDS）的块分开，这些序列是通过基因组集合上的支架排序的（环1）。图的高度表示CDS发生的12个基因组中的多少个。第一个相邻的区块（深蓝色）是所有基因组中存在的954个CDS，被认为是核心的L.iners基因集。环2显示每个CDS的直系群（COG）色码功能簇。环3非细菌性阴道病（BV）和BV样本中每个CDS的差异表达。条形图的绝对高度显示了表达式中的折叠变化（log2）（向上BV为正，向上非BV为负）。如果差异显著，则条带颜色（BV为红色，非BV为蓝色）。感兴趣的区域标记在圆的中心。环4和环5分别显示了BV和非BV样本中CDS表达中值的热图表示。较深的蓝色代表较高的表达。结果中记录的感兴趣区域用字母三角形标记。

图3
**基于RNA-seq分析的阴道微生物群预测差异功能概述。**健康条件下存在的主要乳酸杆菌导致了一个相对简单的环境，其中碳水化合物转化为乳酸。这导致pH值低，并抑制其他厌氧生物的生长。细菌性阴道病（BV）中更复杂的微生物组成导致细胞溶解增加，碳水化合物可用性增加。在这种情况下，碳水化合物转化为琥珀酸和其他短链脂肪酸（SCFA），可以调节宿主免疫，增加pH值并增加还原环境。伴随而来的是噬菌体负载量的增加，以及一些生物体合作产生在某些BV病例中发现的恶臭化合物的可能性。

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