近期的一篇文章，作者首次将胆汁酸水平变化的因素（肠道菌群）与大脑、肝脏、肠道、心脏、脾脏、肺、肾脏和睾丸等多器官的基因的差异性表达建立联系，揭示了肠道菌群通过胆汁酸来调控m6A甲基化导致宿主多器官生理水平的变化。
就是这么契合，同时，国家自然科学基金“十四五”第四批重大项目指南发布；其中频频出现“强化临床科学问题的临床与转化研究、学科交叉；代谢紊乱、免疫异常、微生态失衡”；
接下来多组学联合分析+微生物介导的器官/系统之间通讯分析想必大火！
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一、概述
作者发现抗生素诱导肠道菌群可以调控哺乳动物体内胆汁酸代谢，进而影响宿主体内多个组织mRNA表观遗传修饰的重编程。
作者构建了多种抗生素诱导菌群失调小鼠模型，并进行粪便微生物移植，通过微生物组、代谢组、转录组、表观转录组、蛋白组多组学技术手段揭示宿主体内胆汁酸水平的变化，与产生胆汁酸的微生物数量变化存在关联。
进一步分析下游多器官基因转录表达水平和m6A表观转录组水平发生的变化。该研究阐明了肠道菌群与宿主多组织基因表达存在密切的关系，为肠道菌群和宿主互作的肠-器官轴提供了新的线索，为理解肠道微生态调节人类和动物健康的分子机理提供参考借鉴。
二、主要结果：
1、肠道微生物群失调模型的构建与特征分析
为了探究不同抗生素处理对小鼠肠道微生物群组成的影响。
基于小鼠粪便样本的16SrRNA基因测序数据，通过QIIME软件包进行微生物群落的α多样性和β多样性分析，以评估不同抗生素处理对微生物多样性的影响(图1B,C)。
使用相对丰度分析方法，通过RDPclassifier软件包识别和比较不同处理组间的微生物组成，特别是优势菌群的变化(图1E,F)。
利用Venn图和UPGMA分析展示不同抗生素处理组间微生物组成的特异性和共有性(图1H,I)。
图1
2、抗生素诱导的肠道微生物群失调对胆汁酸代谢的影响
评估肠道微生物群失调对胆汁酸代谢通路的影响。
基于小鼠粪便样本的非靶向代谢组数据，通过LC-MS/MS技术鉴定和量化胆汁酸代谢物，使用CompoundDiscoverer软件进行数据分析(图2A,B)。
利用KEGGpathway分析确定差异代谢物富集的生物通路，特别是胆汁酸相关通路的变化(图2H,I)。
图2
3、粪便微生物移植（FMT）实验验证
通过FMT实验验证抗生素诱导的肠道微生物群失调对微生物组成和代谢组的影响。
基于GF小鼠的粪便样本，通过16SrRNA基因测序分析FMT后的微生物组成变化，使用QIIME软件包进行分析(图3B-F)。
对FMT-Amp和FMT-Con组小鼠的粪便样本进行非靶向代谢组分析，使用LC-MS/MS技术和CompoundDiscoverer软件确定胆汁酸代谢物的变化(图3I-M)。
图3
4、肠道微生物群失调对宿主转录组的影响
分析肠道微生物群失调对小鼠不同组织基因表达的影响。
基于小鼠组织的mRNA转录组数据，使用DESeq2软件包进行差异基因表达分析，以识别受肠道微生物群失调影响的基因(图4B,C)。
利用KEGG分析探索差异表达基因所涉及的生物学通路，特别是胆汁酸代谢和神经活性配体-受体互作通路(图4D,G)。
图4
5、肠道微生物群失调对宿主m6A表转录组的影响
探究肠道微生物群失调对小鼠脑组织m6A表转录组的影响。
基于小鼠脑组织的m6A-seq数据，通过exomePeak2软件包进行m6A峰值分析，识别m6A修饰的基因和区域(图5A-D)。
使用IGV软件展示特定基因（如Snca和Pink1）m6A修饰的变化，分析m6A修饰与基因表达的相关性(图5G,K)。
图5
6、肠道微生物群失调对肝脏和肠道m6A表转录组的重编程
评估肠道微生物群失调对肝脏和肠道m6A表转录组的影响。
基于肝脏和肠道组织的m6A-seq数据，通过exomePeak2软件包分析m6A峰值的变化，识别受肠道微生物群失调影响的m6A修饰基因(图6A-H)。
利用KEGG分析探索m6A修饰基因所涉及的生物学通路，特别是与肝脏和肠道功能相关的通路(图6I,J)。
图6
7、FMT对宿主m6A表转录组的影响
通过FMT实验评估肠道微生物群失调对GF小鼠m6A表转录组的影响。
基于FMT-Amp和FMT-Con组GF小鼠的脑、肝脏和盲肠组织的m6A-seq数据，通过exomePeak2软件包分析m6A峰值的变化(附加图S8A-D)。
使用IGV软件展示FMT实验中特定基因m6A修饰的变化，分析m6A修饰与转录组的相关性(附加图S8K)。
图S8
8、肠道微生物群失调对m6A修饰酶的组织特异性调控
分析肠道微生物群失调如何通过调控m6A修饰酶的表达来影响宿主的m6A表转录组。
基于小鼠脑、肝脏和盲肠组织的样本，通过LC-MS/MS技术定量m6A修饰水平，使用相关软件进行数据分析(图7A,C,K)。
利用Westernblot技术分析m6A修饰酶（如METTL3和METTL14）的蛋白表达变化，使用ImageJ软件进行条带强度分析(图7B,D,E,L,M,P)。
图7
9、胆汁酸对m6A修饰酶表达的影响
探究胆汁酸在体外条件下对m6A修饰酶表达的影响。
在人源细胞系（U251、HCT116、HepG2）中，基于不同浓度的胆汁酸处理，通过定量分析和Westernblot技术分析m6A修饰酶的表达变化(图8A-F)。
使用免疫荧光分析方法，通过m6A和m6A修饰酶（METTL3、METTL14）抗体，展示胆汁酸处理对m6A修饰和修饰酶表达的直接影响(图8D-F)。
图8
三、结论与展望
作者提出肠道微生物群与宿主基因表达相互作用的工作模型，并讨论潜在的临床应用。基于上述实验结果，构建工作模型，阐述肠道微生物群和胆汁酸如何通过m6A修饰酶调节宿主基因表达(图9)。
图9
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