2024年09月17日，丹麦技术大学Tine Rask Licht教授团队在《Trends in Microbiology》发表综述型文章“Regulation of microbial gene expression: the key to understanding our gut microbiome”（Q1, IF=14），回顾了基因表达的调节如何影响细菌的生长、存活、发酵过程和代谢物的产生。
背景介绍
元转录组学，即微生物组集体转录组的分析，已应用于人类肠道微生物组研究。对从372名健康个体收集的308份粪便样本进行元转录组学分析，确定了核心基因与可变转录基因并将它们分配给特定微生物。核心基因包括糖酵解、核苷酸生物合成途径和碳水化合物代谢基因，而可变转录组包括氨基酸生物合成基因、长链脂肪酸、萜类化合物、多胺、辅因子和严谨控制因子（p）ppGpp 警报基因，表明这些基因的动态表达谱。另一项粪便宏转录组学分析捕获了肠道微生物中参与 RNA 聚合酶产生、糖酵解、核糖体生物发生和能量代谢的基因的高表达。重要的是，全球转录组学分析面临的挑战是，大多数转录本与基本生物过程有关，例如新陈代谢、翻译、核糖体结构以及生物发生和ATP产生，这些过程对所有细菌物种都很常见，因此通常不参与代谢物的差异产生，从而影响宿主健康。因此，尽管在相应的宏基因组数据中观察到微生物群组成存在巨大差异，但对10个健康个体的粪便微生物群进行元转录组学分析得出结论，个体间微生物群功能活性相当均匀和均匀。使用元转录组学的另一个主要挑战是微生物mRNA的不稳定性，这与环境诱导的微生物转录谱的快速变化相结合，意味着粪便样本的转录谱不代表肠道内的细菌基因转录。与元转录组学相关的其他挑战包括需要大量的微生物 mRNA，以及过滤掉高表达且更稳定的微生物 rRNA 以及源自宿主的 RNA。此外，肠道细菌代谢物的产生不仅取决于相关基因的转录，还取决于基因表达的其他各个方面，例如翻译和翻译后。
文章认为基因表达调控对肠道微生物代谢输出的影响在肠道微生物组研究领域在很大程度上被忽视了。提出转录、翻译、翻译后修饰和酶活性的调节在微生物组产生的代谢物库中起着重要作用。对确定的微生物培养物的多项研究已经确定了基因表达调节对细菌存活和适应不断变化的环境条件以及最终产生特定代谢物的关键作用。肠道与任何其他环境一样，细菌遗传途径必须得到有效调节，最近的研究证明了这一点 。概述了如何需要更好地了解细菌生理学，其特征是细菌的基本过程，包括它们在不断变化的条件下对影响其生存、生长和代谢的环境因素的反应以解释肠道微生物组研究中报告的多种关联和干预反应。
综述亮点
5. 在肠道微生物组研究中增加细菌基因调控的整合对于利用肠道微生物群的潜力来增强健康和预防疾病至关重要
图文赏析
图2 肠道微生物组研究的差距。
图3 微生物组研究中相关性研究的局限性和弥合研究差距的策略。
通讯作者
丹麦技术大学
Anurag Sinha，丹麦技术大学国家食品研究所研究员。目标是了解饮食成分如何影响肠道微生物群组成及其代谢物的产生。总体目标是能够通过改变简单的饮食成分来调节微生物生理学，以便将平衡转向有益的肠道微生物代谢物的产生。作为首席研究员管理项目（2021-2023）了解病原菌毒力机制的自我破坏。目的是确定病原菌中的新基因靶标，以设计专门针对病原体的新抗生素。
Tine Rask Licht，丹麦技术大学国家食品研究所的研究所所长，肠道微生物学教授。领导了由诺和诺德基金会资助的研究项目 PRIMA并共同领导了微生物组健康倡议 微生物组健康倡议，该倡议将来自丹麦和国外的领先微生物组研究人员聚集在一个虚拟中心，专注于肠道微生物组在代谢疾病中的作用。她的研究获得了骑士十字勋章，并因其对改善食品的贡献而获得了丹尼斯科奖。TRL 于2009年至2014年担任丹麦技术和生产独立研究委员会（FTP）的成员，并在过去三年中担任该委员会的执行委员会成员。曾多次担任DTU学术委员会成员。
术语附录
