随着人类微生物组计划（HMP）和人类肠道宏基因组学（MetaHIT）项目的推进，科学家们逐渐认识到肠道微生物群在宿主健康中的重要作用。肠道微生物不仅影响营养代谢，还与多种疾病（如肥胖、糖尿病和炎症性肠病）密切相关。特别是短链脂肪酸（SCFAs）作为肠道微生物代谢的主要产物，被发现对宿主的免疫调节、能量平衡及肠道屏障功能具有显著影响。此外，氨基酸代谢在合成蛋白质及其衍生物方面也扮演着关键角色，这些代谢产物对神经系统、内分泌系统及免疫系统的功能有着深远的影响。因此研究肠道微生物组如何通过SCFAs和氨基酸代谢影响宿主健康至关重要。
目前，在肠道微生物研究领域，大多数研究者通常通过宏基因组+代谢组来分析特定微生物氨基酸代谢和短链脂肪酸代谢与各种疾病之间的关系。那么如何通过宏基因组技术同时获得微生物和代谢信息，进而更深入的挖掘微生物代谢在宿主健康和疾病中的作用进行分析呢？
文献案例
图2 功能宏基因组学和代谢组学分析
图3 健康组和疾病组产SCFA菌丰度对比
相信通过文献大家也了解到是可以通过挖掘宏基因组数据进行氨基酸代谢、短链脂肪酸代谢分析的。因此凌恩生物通过查阅大量基于宏基因组测序分析肠道菌群代谢和免疫能力的相关文件，建立了完整的短链脂肪酸、氨基酸合成通路，自主研发了肠道菌群代谢功能分析流程，深入挖掘宏基因组数据，比较并识别不同处理组的动物肠道菌群代谢能力上的优势，评估益生菌/饲料/药物等对动物健康的影响。
凌恩生物宏基因组
微生物功能通路/基因分析思路
● 短链脂肪酸代谢：肠道微生物发酵膳食纤维产生SCFAs，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，其中乙酸、丙酸和丁酸占总SCFAs的95%以上。凌恩生物汇总了包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙酸or丙酸在内的共22个功能基因，共10个子路径；
● 通过建立完整的模式图，确定不同代谢过程所涉及的功能基因及其丰度计算方法，基于宏基因组测序数据的基因注释及丰度定量结果，对肠道菌群代能力进行分析及比较。分析结果从两方面分析了与营养代谢合成关键基因，一是在 KEGG 数据库中与短链脂肪酸、氨基酸有关的代谢路径的丰度；二是与营养代谢合成有关的关键基因的分析以及与相关宿主微生物的识别。
部分分析结果展示
肠道菌群介导的短链脂肪酸和氨基酸合成代谢途径适用于肠-X轴研究、微生物与宿主互作、益生菌调控宿主健康等多种研究场景，从多角度研究这些“微小的化学家”如何影响动物健康，让你的文章脱胎换骨！
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参考文献
[1]Deficient butyrate-producing capacity in the gutmicrobiome is associated with bacterial networkdisturbances and fatigue symptoms in ME/CFS. Cell Host & Microbe, 2023.
[2] Gut microbiota facilitate chronic spontaneous urticaria. Nature Communications. 2024.
