07月09日的《熱心腸日?qǐng)?bào)》，我們解讀了9篇文獻(xiàn)，關(guān)注：遺傳，陰道菌群，生信，宏基因組，研究方法，宏蛋白質(zhì)組，金針菇多糖，肥胖，糖尿病。Science：研究狒狒14年，揭開被低估的腸道菌群遺傳力Science——[47.728]①對(duì)585只

07 月 09 日的《熱心腸日?qǐng)?bào)》，我們解讀了 9 篇文獻(xiàn)，關(guān)注：遺傳，陰道菌群，生信，宏基因組，研究方法，宏蛋白質(zhì)組，金針菇多糖，肥胖，糖尿病。

Science：研究狒狒14年，揭開被低估的腸道菌群遺傳力

Science——[47.728]

① 對(duì)585只野生狒狒14年間的16234個(gè)腸道菌群樣本進(jìn)行縱向分析，發(fā)現(xiàn)宿主對(duì)腸道菌群的遺傳效應(yīng)幾乎是普遍存在的；② 控制飲食、年齡和社會(huì)生態(tài)學(xué)變量后，97%的菌群性狀（93%的分類群和7個(gè)群落表型）呈現(xiàn)一定程度的顯著遺傳力，包括在人類中報(bào)道過(guò)的多個(gè)可遺傳的菌群表型；③ 菌群性狀的遺傳力數(shù)值通常較低，但受宿主和環(huán)境因素調(diào)控（如在旱季、低食物多樣性和高齡宿主中升高）；④ 橫斷面分析和小樣本量會(huì)大大低估菌群性狀的遺傳力數(shù)值。

【主編評(píng)語(yǔ)】

遺傳因素在多大程度上影響腸道菌群？此前基于人群的橫斷面研究顯示，環(huán)境因素（如飲食、藥物、生活方式等）可能對(duì)菌群的塑造起主要作用，而遺傳因素的影響可能甚微（查看文章）。但Science最新發(fā)表的一項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)野生狒狒腸道菌群進(jìn)行大樣本的長(zhǎng)期縱向分析，從另一個(gè)角度對(duì)這一問(wèn)題做出了不同的回答。該研究表明，97%的腸道菌群特征（分類群和群落表型）都具有一定程度的顯著遺傳力。這種遺傳力的數(shù)值大小會(huì)受到宿主年齡和環(huán)境因素的影響，而縱向分析和大樣本量對(duì)于揭示菌群遺傳力非常關(guān)鍵。（@mildbreeze）

【原文信息】

Gut microbiome heritability is nearly universal but environmentally contingent

2021-07-09, doi: 10.1126/science.aba5483

趙方慶+王金鋒：陰道菌群移位可影響子宮健康

Nature Communications——[14.919]

① 分析145名女性的陰道和子宮菌群，結(jié)合挖掘已報(bào)道數(shù)據(jù)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，來(lái)研究女性生殖道中的微生物移位現(xiàn)象及其對(duì)子宮健康的影響；② 子宮和陰道菌群有顯著差異，但二者存在同步變化且隨年齡增長(zhǎng)逐漸趨同，流產(chǎn)史和分娩方式影響二者的群落結(jié)構(gòu)和相似性，慢性子宮內(nèi)膜炎中存在子宮和陰道菌群失調(diào)；③ 大鼠中，向陰道移植菌群可影響子宮菌群的組成，特定的陰道細(xì)菌可誘導(dǎo)或減輕子宮內(nèi)膜炎；④ 陰道菌群的上行移位可影響子宮菌群和子宮內(nèi)膜健康。

【主編評(píng)語(yǔ)】

陰道和子宮的菌群在女性生殖系統(tǒng)健康中有重要作用，但二者之間的相互作用及其對(duì)子宮健康的影響仍不清楚。Nature Communications最新發(fā)表了中科院北京生命科學(xué)研究院趙方慶、王金鋒與研究團(tuán)隊(duì)的文章，首次揭示了陰道和子宮菌群的共變特性，揭示了陰道菌群移位可對(duì)子宮菌群和子宮健康造成影響，提示靶向陰道菌群或能用于改善子宮健康。（@mildbreeze）

【原文信息】

Translocation of vaginal microbiota is involved in impairment and protection of uterine health

2021-07-07, doi: 10.1038/s41467-021-24516-8

SCAPP：組裝宏基因組質(zhì)粒的Python包

Microbiome——[14.65]

① SCAPP是從宏基因組測(cè)序中組裝質(zhì)粒序列的算法和工具；② SCAPP以Recycler算法的一些關(guān)鍵思想為基礎(chǔ)，同時(shí)整合有關(guān)質(zhì)粒的生物學(xué)知識(shí)改進(jìn)質(zhì)粒組裝；③ 在SCAPP中，組裝圖用質(zhì)粒特異性基因 (PSG) 進(jìn)行注釋，節(jié)點(diǎn)被分配權(quán)重，反映其基于分類器歸為質(zhì)粒的可能性；④ 在大多數(shù)情況下，其性能優(yōu)于現(xiàn)有的宏基因組質(zhì)粒組裝軟件（Recycler和metaplasmidSPAdes），并在作者生成的人類腸道質(zhì)粒組中組裝新的和臨床相關(guān)的質(zhì)粒。

【主編評(píng)語(yǔ)】

本研究開發(fā)了 SCAPP（一個(gè)易于使用的 Python 包），可以從宏基因組樣本中組裝完整的質(zhì)粒序列。SCAPP 以 Recycler 算法的一些關(guān)鍵思想為基礎(chǔ)，同時(shí)通過(guò)整合有關(guān)質(zhì)粒的生物學(xué)知識(shí)改進(jìn)質(zhì)粒組裝。在大多數(shù)情況下，它的性能優(yōu)于現(xiàn)有的宏基因組質(zhì)粒組裝軟件，SCAPP 是開源軟件，可從以下網(wǎng)址獲得：https://github.com/Shamir-Lab/SCAPP。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

【原文信息】

SCAPP: an algorithm for improved plasmid assembly in metagenomes

2021-06-25, doi: 10.1186/s40168-021-01068-z

Nature子刊：基準(zhǔn)菌群轉(zhuǎn)換有利于解決組成性和采樣深度偏差的實(shí)驗(yàn)定量方法

Nature Communications——[14.919]

① 作者對(duì) 13 種常用分析方法進(jìn)行了評(píng)測(cè)；② 發(fā)現(xiàn)定量方法其性能明顯優(yōu)于旨在減輕數(shù)據(jù)組合性和稀疏性的計(jì)算策略，不僅可以提高對(duì)真陽(yáng)性關(guān)聯(lián)的識(shí)別，還可以減少假陽(yáng)性檢測(cè)；③ 在分析炎癥病理中觀察到的低微生物載量失調(diào)的模擬場(chǎng)景時(shí)，與未校正的標(biāo)準(zhǔn)化相比，校正采樣深度的定量方法顯示出更高的精度；④ 研究結(jié)果提倡在菌群研究中更廣泛地采用實(shí)驗(yàn)定量方法，但也建議在無(wú)法確定樣本微生物載量的特定情況下進(jìn)行首選轉(zhuǎn)換。

【主編評(píng)語(yǔ)】

宏基因組測(cè)序中，由于序列矩陣的稀疏性和組成性，菌群數(shù)據(jù)的下游分析和臨床解釋仍然具有挑戰(zhàn)性，在本研究中，作者對(duì)一系列廣泛的可用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估，這些方法已被提議用于處理序列數(shù)據(jù)分析中的組成性和采樣深度變化 。作者的基準(zhǔn)證明了定量方法在報(bào)告樣本豐富度以及準(zhǔn)確恢復(fù)真正的分類單元，分類單元和分類單元間，分類單元與元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方面優(yōu)于其他計(jì)算方法的性能，同時(shí)最小化了假陽(yáng)性關(guān)聯(lián)的檢測(cè)。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

【原文信息】

Benchmarking microbiome transformations favors experimental quantitative approaches to address compositionality and sampling depth biases

2021-06-11, doi: 10.1038/s41467-021-23821-6

通過(guò)投影將 PERMANOVA 和 LDM 限制為組內(nèi)比較可提高分析匹配的微生物組數(shù)據(jù)集的效率

Microbiome——[14.65]

① 本文提出了一種新策略，可以與 PERMANOVA 和 LDM 一起使用來(lái)分析匹配數(shù)據(jù)集；② 作者提出的策略在廣泛的場(chǎng)景中優(yōu)于替代策略，包括僅使用受限置換的常用策略；③ 作者還探索了匹配集研究的最優(yōu)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)來(lái)自兩項(xiàng)真實(shí)研究的數(shù)據(jù)的分析說(shuō)明了PERMANOVA和LDM對(duì)各種匹配的菌群數(shù)據(jù)的靈活性；④ 在使用 PERMANOVA 或 LDM 分析匹配數(shù)據(jù)集時(shí)，包括集合指示變量和集合內(nèi)置換是一種表現(xiàn)良好的策略，并且能夠處理菌群研究中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

【主編評(píng)語(yǔ)】

菌群研究中經(jīng)常出現(xiàn)匹配集數(shù)據(jù)。因此，需要針對(duì)由匹配集組成的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法，以在群落水平和/或可操作分類單元 (OTU)水平針對(duì)感興趣的特征檢驗(yàn)假設(shè)。在本研究中，作者開發(fā)了一種新策略，使用 PERMANOVA 和 LDM 來(lái)分析各種匹配的菌群數(shù)據(jù)，以在適用時(shí)檢驗(yàn)群落水平的假設(shè)和個(gè)體OTUs。作者描述了他們的策略并與現(xiàn)有的受限置換策略建立了聯(lián)系，并展示了模擬研究以及在兩個(gè)具有匹配設(shè)計(jì)的真實(shí)菌群研究中的應(yīng)用。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

【原文信息】

Constraining PERMANOVA and LDM to within-set comparisons by projection improves the efficiency of analyses of matched sets of microbiome data

2021-06-09, doi: 10.1186/s40168-021-01034-9

mbImpute：一種準(zhǔn)確且穩(wěn)健的菌群數(shù)據(jù)插補(bǔ)方法

Genome Biology——[13.583]

① 本研究提出了mbImpute方法，這是第一種為菌群數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的插補(bǔ)方法，可用于16S 擴(kuò)增子和宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù)；② mbImpute 利用了三個(gè)信息來(lái)源：分類群計(jì)數(shù)矩陣、樣本協(xié)變量和分類群系統(tǒng)發(fā)育；③ mbImpute 有兩個(gè)主要步驟：mbImpute 識(shí)別可能的非生物零點(diǎn)，通過(guò)從類似的分類群、類似的菌群樣本和樣本協(xié)變量借用信息來(lái)估算這些零點(diǎn)；④ mbImpute 在恢復(fù)缺失的分類單元豐度和實(shí)現(xiàn)差異豐度分類單元識(shí)別方面優(yōu)于非菌群插補(bǔ)方法。

【主編評(píng)語(yǔ)】

菌群數(shù)據(jù)分析存在許多非生物零點(diǎn)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，作者提出了微生物組數(shù)據(jù)的第一種插補(bǔ)方法—mbImpute—通過(guò)從相似樣本、相似分類群和可選元數(shù)據(jù)中聯(lián)合借用信息來(lái)識(shí)別和恢復(fù)可能的非生物零點(diǎn)。作者證明 mbImpute 提高了從 2 型糖尿病和結(jié)直腸癌的菌群數(shù)據(jù)中識(shí)別疾病相關(guān)類群的能力，并且 mbImpute 保留了類群豐度的非零分布。菌群研究人員可以使用 mbImpute 避免在單個(gè)分析任務(wù)中處理稀疏數(shù)據(jù)的麻煩，并享受建立數(shù)據(jù)分析iytk流程的靈活性。mbImputeR 包可在 https://github.com/ruochenj/mbImpute 獲得。重現(xiàn)結(jié)果的源代碼和數(shù)據(jù)可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.4840266 獲得。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

【原文信息】

mbImpute: an accurate and robust imputation method for microbiome data

2021-06-28, doi: 10.1186/s13059-021-02400-4

HAPiID：快速高效分析人腸道宏蛋白組數(shù)據(jù)

Microbiome——[14.65]

① 增加構(gòu)建蛋白庫(kù)涵蓋的細(xì)菌參考基因組未必能增加比對(duì)得到的蛋白數(shù)目，反而增加運(yùn)算時(shí)間；② 開發(fā)一種由高豐度蛋白引導(dǎo)的宏蛋白組學(xué)鑒定方法（HAPiID），將樣品宏蛋白組數(shù)據(jù)先比對(duì)人類腸道菌群參考基因組的高豐度蛋白（如核糖體蛋白）庫(kù)來(lái)確定細(xì)菌物種組成，篩選主要物種來(lái)指導(dǎo)建立蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)；③ 用8個(gè)宏蛋白組數(shù)據(jù)集進(jìn)行測(cè)試，HAPiID的多肽鑒定數(shù)量和速度均超過(guò)metaPro-IQ；④ HAPiID也能用于揭示人類相關(guān)的單個(gè)或多個(gè)細(xì)菌物種的蛋白組成。

【主編評(píng)語(yǔ)】

Microbiome近期發(fā)表文章，報(bào)道了一種用于宏蛋白組學(xué)分析的新方法，能對(duì)人腸道宏蛋白組數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、有效地鑒定，推薦專業(yè)人士參考。（@mildbreeze）

【原文信息】

Using high-abundance proteins as guides for fast and effective peptide/protein identification from human gut metaproteomic data

2021-04-01, doi: 10.1186/s40168-021-01035-8

南方醫(yī)科大學(xué)：金針菇多糖對(duì)小鼠腸道菌群、免疫譜及心臟轉(zhuǎn)錄組的調(diào)節(jié)

International Journal of Biological Macromolecules——[6.953]

① FVP可調(diào)節(jié)小鼠結(jié)腸菌群的豐度，對(duì)血清生化指標(biāo)無(wú)顯著影響；② FVP可影響TCRα鏈的V基因及J基因，顯著改變TRBV1、TRBJ1-6及TRBJ1-5的使用頻率，使41個(gè)V-J基因?qū)Πl(fā)生變化；③ FVP可調(diào)控小鼠心臟轉(zhuǎn)錄組，共鑒定出525個(gè)基因及1587個(gè)mRNA的顯著變化；④ 其中上調(diào)的mRNA富集于17個(gè)通路，包括黏著連接、mTOR信號(hào)通路、胰島素信號(hào)通路、線粒體自噬、緊密連接等；⑤ 下調(diào)的mRNA富集的通路包括心肌收縮、細(xì)胞色素P450對(duì)外源物質(zhì)的代謝等。

【主編評(píng)語(yǔ)】

南方醫(yī)科大學(xué)的廖文鎮(zhèn)團(tuán)隊(duì)International Journal of Biological Macromolecules上發(fā)表的一項(xiàng)最新研究，發(fā)現(xiàn)金針菇多糖（FVP）可調(diào)節(jié)小鼠的腸道菌群、TCR譜及心臟轉(zhuǎn)錄組。（@沈志勛）

【原文信息】

The biological regulatory activities of Flammulina velutipes polysaccharide in mice intestinal microbiota, immune repertoire and heart transcriptome

2021-07-01, doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.06.175

為何有的胖小鼠更易得糖尿病？與菌群及其代謝物等有關(guān)

Microbiome——[14.65]

① 6周齡ob/ob和db/db小鼠在7周內(nèi)均發(fā)生嚴(yán)重肥胖（體重、脂肪量和瘦體重增量相當(dāng)），但兩種小鼠的葡萄糖代謝和葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素分泌有顯著差異；② 兩種小鼠脂肪分布不同，db/db小鼠有更多的皮下脂肪，而ob/ob小鼠附睪脂肪更多；③ ob/ob小鼠的肝臟脂肪變性比db/db小鼠更明顯；④ db/db小鼠有更高的皮下脂肪組織炎癥，而ob/ob小鼠肝臟炎癥更明顯；⑤ 兩種小鼠的19種腸道微生物、血清LPS濃度、肝膽汁酸含量和盲腸短鏈脂肪酸譜明顯不同。

【主編評(píng)語(yǔ)】

ob/ob小鼠和db/db小鼠都是瘦素通路的缺陷型小鼠，盡管二者都會(huì)發(fā)展為嚴(yán)重肥胖，但db/db小鼠更容易發(fā)生糖尿病。Microbiome近期發(fā)表的一項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)這兩種小鼠模型進(jìn)行比對(duì)分析，表明二者的代謝表型差異與特定的炎癥調(diào)性、血清LPS濃度、膽汁酸代謝、短鏈脂肪酸譜和腸道菌群組成有關(guān)。（@mildbreeze）

【原文信息】

Novel insights into the genetically obese (ob/ob) and diabetic (db/db) mice: two sides of the same coin

2021-06-28, doi: 10.1186/s40168-021-01097-8

感謝本期日?qǐng)?bào)的創(chuàng)作者：mildbreeze，白藍(lán)木，劉永鑫-中科院-宏基因組，少博，沈志勛，滿心歡喜.

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