பூஞ்சை எதிர்ப்பு முகவர் மற்றும் பொதுவான உணவு சேர்க்கையான புரோபியோனிக் அமிலம் (PPA), எலிகளில் அசாதாரண நரம்பு வளர்ச்சியை ஏற்படுத்துவதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, அதனுடன் இரைப்பை குடல் செயலிழப்பும் ஏற்படுகிறது, இது குடல் டிஸ்பயோசிஸால் ஏற்படக்கூடும். உணவு PPA வெளிப்பாடு மற்றும் குடல் மைக்ரோபயோட்டா டிஸ்பயோசிஸ் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு பரிந்துரைக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் நேரடியாக ஆராயப்படவில்லை. இங்கே, குடல் மைக்ரோபயோட்டா கலவையில் PPA-தொடர்புடைய மாற்றங்களை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம், இது டிஸ்பயோசிஸுக்கு வழிவகுக்கும். சிகிச்சையளிக்கப்படாத உணவை (n=9) உண்ணும் எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் PPA-செறிவூட்டப்பட்ட உணவு (n=13) நீண்ட தூர மெட்டஜெனோமிக் வரிசைமுறையைப் பயன்படுத்தி வரிசைப்படுத்தப்பட்டன, அவை நுண்ணுயிர் கலவை மற்றும் பாக்டீரியா வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளில் உள்ள வேறுபாடுகளை மதிப்பிடுகின்றன. உணவு PPA குறிப்பிடத்தக்க டாக்ஸாக்களின் மிகுதியில் அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையது, இதில் பல பாக்டீராய்டுகள், ப்ரீவோடெல்லா மற்றும் ரூமினோகாக்கஸ் இனங்கள் அடங்கும், அவற்றின் உறுப்பினர்கள் முன்னர் PPA உற்பத்தியில் ஈடுபட்டுள்ளனர். PPA-வெளிப்படும் எலிகளின் நுண்ணுயிரிகள் லிப்பிட் வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் ஸ்டீராய்டு ஹார்மோன் உயிரியக்கவியல் தொடர்பான அதிக பாதைகளையும் கொண்டிருந்தன. PPA குடல் மைக்ரோபயோட்டாவையும் அதனுடன் தொடர்புடைய வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளையும் மாற்ற முடியும் என்பதை எங்கள் முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன. இந்த கவனிக்கப்பட்ட மாற்றங்கள், நுகர்வுக்கு பாதுகாப்பானவை என வகைப்படுத்தப்பட்ட பாதுகாப்புகள் குடல் நுண்ணுயிரிகளின் கலவையையும், அதையொட்டி மனித ஆரோக்கியத்தையும் பாதிக்கக்கூடும் என்பதை எடுத்துக்காட்டுகின்றன. அவற்றில், பகுப்பாய்வு செய்யப்படும் வகைப்பாடு அளவைப் பொறுத்து P, G அல்லது S தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. தவறான நேர்மறை வகைப்பாடுகளின் தாக்கத்தைக் குறைக்க, 1e-4 (1/10,000 வாசிப்புகள்) என்ற குறைந்தபட்ச ஒப்பீட்டு மிகுதி வரம்பு ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. புள்ளிவிவர பகுப்பாய்விற்கு முன்பு, பிராக்கனால் (பின்னம்_மொத்த_வாசிப்புகள்) அறிவிக்கப்பட்ட ஒப்பீட்டு மிகுதிகள் மையப்படுத்தப்பட்ட பதிவு-விகிதம் (CLR) உருமாற்றத்தைப் பயன்படுத்தி மாற்றப்பட்டன (Aitchison, 1982). CLR முறை தரவு மாற்றத்திற்குத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, ஏனெனில் இது அளவு-மாறாதது மற்றும் ஸ்பார்ஸ் அல்லாத தரவுத்தொகுப்புகளுக்கு போதுமானது (Gloor et al., 2017). CLR உருமாற்றம் இயற்கை மடக்கையைப் பயன்படுத்துகிறது. பிராக்கனால் அறிவிக்கப்பட்ட எண்ணிக்கை தரவு தொடர்புடைய பதிவு வெளிப்பாடு (RLE) (ஆண்டர்ஸ் மற்றும் ஹூபர், 2010) ஐப் பயன்படுத்தி இயல்பாக்கப்பட்டது. matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 மற்றும் தொடர் மடக்கைகள் (Gloor et al., 2017) ஆகியவற்றின் கலவையைப் பயன்படுத்தி புள்ளிவிவரங்கள் உருவாக்கப்பட்டன. 0.12.2 மற்றும் ஸ்டான்டனோடேஷன்கள் v. 0.5.0 (ஹண்டர், 2007; வாஸ்கோம், 2021; சார்லியர் மற்றும் பலர்., 2022). ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் பேசிலஸ்/பாக்டீராய்டுகள் விகிதம் இயல்பாக்கப்பட்ட பாக்டீரியா எண்ணிக்கையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டது. அட்டவணைகளில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ள மதிப்புகள் 4 தசம இடங்களுக்கு வட்டமிடப்பட்டுள்ளன. கிராகன்டூல்ஸ் v. 1.2 தொகுப்பில் (Lu et al., 2022) வழங்கப்பட்ட alpha_diversity.py ஸ்கிரிப்டைப் பயன்படுத்தி சிம்ப்சன் பன்முகத்தன்மை குறியீடு கணக்கிடப்பட்டது. பிராக்கன் அறிக்கை ஸ்கிரிப்ட்டில் வழங்கப்படுகிறது மற்றும் சிம்ப்சன் குறியீடு "Si" -an அளவுருவுக்கு வழங்கப்படுகிறது. மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் சராசரி CLR வேறுபாடுகள் ≥ 1 அல்லது ≤ -1 என வரையறுக்கப்பட்டன. ±1 இன் சராசரி CLR வேறுபாடு ஒரு மாதிரி வகையின் மிகுதியில் 2.7 மடங்கு அதிகரிப்பைக் குறிக்கிறது. (+/-) என்ற அடையாளம் முறையே PPA மாதிரி மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரியில் டாக்ஸன் அதிகமாக உள்ளதா என்பதைக் குறிக்கிறது. மான்-விட்னி யு சோதனையைப் பயன்படுத்தி முக்கியத்துவம் தீர்மானிக்கப்பட்டது (விர்டனென் மற்றும் பலர்., 2020). புள்ளிவிவர மாதிரிகள் v. 0.14 (பெஞ்சாமினி மற்றும் ஹோச்பெர்க், 1995; சீபோல்ட் மற்றும் பெர்க்டோல்ட், 2010) பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் பல சோதனைகளுக்கு சரிசெய்ய பெஞ்சாமினி-ஹோச்பெர்க் நடைமுறை பயன்படுத்தப்பட்டது. புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தை தீர்மானிக்க சரிசெய்யப்பட்ட p-மதிப்பு ≤ 0.05 பயன்படுத்தப்பட்டது.
மனித நுண்ணுயிரியல் பெரும்பாலும் "உடலின் கடைசி உறுப்பு" என்று குறிப்பிடப்படுகிறது மற்றும் மனித ஆரோக்கியத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது (Baquero and Nombela, 2012). குறிப்பாக, குடல் நுண்ணுயிரியல் அதன் அமைப்பு ரீதியான செல்வாக்கு மற்றும் பல அத்தியாவசிய செயல்பாடுகளில் பங்கு வகிப்பதற்காக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. கூட்டு பாக்டீரியாக்கள் குடலில் ஏராளமாக உள்ளன, பல சுற்றுச்சூழல் இடங்களை ஆக்கிரமித்து, ஊட்டச்சத்துக்களைப் பயன்படுத்துகின்றன மற்றும் சாத்தியமான நோய்க்கிருமிகளுடன் போட்டியிடுகின்றன (Jandhyala et al., 2015). குடல் நுண்ணுயிரிகளின் பல்வேறு பாக்டீரியா கூறுகள் வைட்டமின்கள் போன்ற அத்தியாவசிய ஊட்டச்சத்துக்களை உற்பத்தி செய்து செரிமானத்தை ஊக்குவிக்கும் திறன் கொண்டவை (Rowland et al., 2018). பாக்டீரியா வளர்சிதை மாற்றங்கள் திசு வளர்ச்சியை பாதிக்கும் மற்றும் வளர்சிதை மாற்ற மற்றும் நோயெதிர்ப்பு பாதைகளை மேம்படுத்துவதாகவும் காட்டப்பட்டுள்ளது (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). மனித குடல் நுண்ணுயிரியின் கலவை மிகவும் மாறுபட்டது மற்றும் உணவு, பாலினம், மருந்துகள் மற்றும் சுகாதார நிலை போன்ற மரபணு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகளைப் பொறுத்தது (Kumbhare et al., 2019).
தாய்வழி உணவு என்பது கரு மற்றும் புதிதாகப் பிறந்த குழந்தையின் வளர்ச்சியில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும், மேலும் வளர்ச்சியை பாதிக்கக்கூடிய சேர்மங்களின் ஒரு ஆதாரமாக உள்ளது (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). பாக்டீரியா நொதித்தல் மற்றும் உணவு சேர்க்கையிலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு குறுகிய சங்கிலி கொழுப்பு அமில துணை தயாரிப்பு புரோபியோனிக் அமிலம் (PPA) ஆகும் (den Besten et al., 2013). PPA பாக்டீரியா எதிர்ப்பு மற்றும் பூஞ்சை எதிர்ப்பு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இது உணவுப் பாதுகாப்பாகவும், அச்சு மற்றும் பாக்டீரியா வளர்ச்சியைத் தடுக்க தொழில்துறை பயன்பாடுகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது (Wemmenhove et al., 2016). PPA வெவ்வேறு திசுக்களில் வெவ்வேறு விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது. கல்லீரலில், PPA மேக்ரோபேஜ்களில் சைட்டோகைன் வெளிப்பாட்டை பாதிப்பதன் மூலம் அழற்சி எதிர்ப்பு விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது (Kawasoe et al., 2022). இந்த ஒழுங்குமுறை விளைவு மற்ற நோயெதிர்ப்பு உயிரணுக்களிலும் காணப்படுகிறது, இது வீக்கத்தைக் குறைக்க வழிவகுக்கிறது (Haase et al., 2021). இருப்பினும், மூளையில் எதிர் விளைவு காணப்படுகிறது. முந்தைய ஆய்வுகள் PPA வெளிப்பாடு எலிகளில் ஆட்டிசம் போன்ற நடத்தையைத் தூண்டுகிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன (El-Ansary et al., 2012). பிற ஆய்வுகள் PPA, கிளியோசிஸைத் தூண்டி மூளையில் அழற்சி எதிர்ப்பு பாதைகளைச் செயல்படுத்த முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன (Abdelli et al., 2019). PPA ஒரு பலவீனமான அமிலம் என்பதால், அது குடல் எபிட்டிலியம் வழியாக இரத்த ஓட்டத்தில் பரவி, இரத்த-மூளைத் தடை மற்றும் நஞ்சுக்கொடி உள்ளிட்ட கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தடைகளைக் கடக்கும் (Stinson et al., 2019), பாக்டீரியாவால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒழுங்குமுறை வளர்சிதை மாற்றமாக PPA இன் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது. ஆட்டிசத்திற்கான ஆபத்து காரணியாக PPA இன் சாத்தியமான பங்கு தற்போது விசாரணையில் இருந்தாலும், ஆட்டிசம் உள்ள நபர்களுக்கு அதன் விளைவுகள் நரம்பியல் வேறுபாட்டைத் தூண்டுவதற்கு அப்பால் நீட்டிக்கப்படலாம்.
வயிற்றுப்போக்கு மற்றும் மலச்சிக்கல் போன்ற இரைப்பை குடல் அறிகுறிகள் நரம்பியல் வளர்ச்சிக் கோளாறுகள் உள்ள நோயாளிகளுக்கு பொதுவானவை (Cao et al., 2021). முந்தைய ஆய்வுகள், ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறுகள் (ASD) உள்ள நோயாளிகளின் நுண்ணுயிரியல் ஆரோக்கியமான நபர்களிடமிருந்து வேறுபடுவதாகக் காட்டுகின்றன, இது குடல் நுண்ணுயிரி டிஸ்பயோசிஸ் இருப்பதைக் குறிக்கிறது (Finegold et al., 2010). இதேபோல், அழற்சி குடல் நோய்கள், உடல் பருமன், அல்சைமர் நோய் போன்ற நோயாளிகளின் நுண்ணுயிரியியல் பண்புகளும் ஆரோக்கியமான நபர்களிடமிருந்து வேறுபடுகின்றன (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). இருப்பினும், இன்றுவரை, குடல் நுண்ணுயிரிக்கும் நரம்பியல் நோய்கள் அல்லது அறிகுறிகளுக்கும் இடையில் எந்த காரண உறவும் நிறுவப்படவில்லை (Yap et al., 2021), இருப்பினும் இந்த நோய் நிலைகளில் சிலவற்றில் பல பாக்டீரியா இனங்கள் பங்கு வகிப்பதாக கருதப்படுகிறது. உதாரணமாக, ஆட்டிசம் நோயாளிகளின் நுண்ணுயிரிகளில் அக்கர்மேன்சியா, பாக்டீராய்டுகள், க்ளோஸ்ட்ரிடியம், லாக்டோபாகிலஸ், டெசல்போவிப்ரியோ மற்றும் பிற இனங்கள் அதிகமாக உள்ளன (டோமோவா மற்றும் பலர், 2015; கோலுபேவா மற்றும் பலர், 2017; கிறிஸ்டியானோ மற்றும் பலர், 2018; ஜூரிட்டா மற்றும் பலர், 2020). குறிப்பாக, இந்த இனங்களில் சிலவற்றின் உறுப்பினர் இனங்கள் PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாக அறியப்படுகிறது (ரீச்சார்ட் மற்றும் பலர், 2014; யுன் மற்றும் லீ, 2016; ஜாங் மற்றும் பலர், 2019; பௌர் மற்றும் டூரே, 2023). PPA இன் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பண்புகளைக் கருத்தில் கொண்டு, அதன் மிகுதியை அதிகரிப்பது PPA-உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களின் வளர்ச்சிக்கு நன்மை பயக்கும் (ஜேக்கப்சன் மற்றும் பலர், 2018). எனவே, PFA நிறைந்த சூழல் குடல் நுண்ணுயிரிகளில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும், இரைப்பை குடல் நோய்க்கிருமிகள் உட்பட, அவை இரைப்பை குடல் அறிகுறிகளுக்கு வழிவகுக்கும் சாத்தியமான காரணிகளாக இருக்கலாம்.
நுண்ணுயிர் ஆராய்ச்சியில் ஒரு மையக் கேள்வி என்னவென்றால், நுண்ணுயிர் கலவையில் உள்ள வேறுபாடுகள் அடிப்படை நோய்களுக்கான காரணமா அல்லது அறிகுறியா என்பதுதான். உணவு, குடல் நுண்ணுயிரி மற்றும் நரம்பியல் நோய்களுக்கு இடையிலான சிக்கலான உறவை தெளிவுபடுத்துவதற்கான முதல் படி, நுண்ணுயிர் கலவையில் உணவின் விளைவுகளை மதிப்பிடுவதாகும். இந்த நோக்கத்திற்காக, PPA நிறைந்த அல்லது PPA-குறைக்கப்பட்ட உணவை உண்ணும் எலிகளின் சந்ததிகளின் குடல் நுண்ணுயிரிகளை ஒப்பிடுவதற்கு, நீண்ட காலமாகப் படிக்கப்பட்ட மெட்டஜெனோமிக் வரிசைமுறையைப் பயன்படுத்தினோம். சந்ததியினருக்கு அவற்றின் தாய்மார்களைப் போலவே அதே உணவு வழங்கப்பட்டது. PPA நிறைந்த உணவு குடல் நுண்ணுயிர் கலவை மற்றும் நுண்ணுயிர் செயல்பாட்டு பாதைகளில், குறிப்பாக PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும்/அல்லது PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மாற்றங்களை ஏற்படுத்தும் என்று நாங்கள் கருதுகிறோம்.
இந்த ஆய்வில், மத்திய புளோரிடா பல்கலைக்கழக நிறுவன விலங்கு பராமரிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டுக் குழுவின் (UCF-IACUC) வழிகாட்டுதல்களைப் பின்பற்றி, க்ளியா-குறிப்பிட்ட GFAP ஊக்குவிப்பாளரின் கட்டுப்பாட்டின் கீழ் பச்சை ஒளிரும் புரதத்தை (GFP) மிகைப்படுத்தும் FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J டிரான்ஸ்ஜெனிக் எலிகள் (ஜாக்சன் ஆய்வகங்கள்) பயன்படுத்தப்பட்டன (விலங்கு பயன்பாட்டு அனுமதி எண்: PROTO202000002). பாலூட்டலை நிறுத்திய பிறகு, கூண்டுக்கு ஒவ்வொரு பாலினத்திலும் 1–5 எலிகள் கொண்ட கூண்டுகளில் எலிகள் தனித்தனியாக வைக்கப்பட்டன. சுத்திகரிக்கப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு உணவு (மாற்றியமைக்கப்பட்ட திறந்த-லேபிள் நிலையான உணவு, 16 கிலோகலோரி% கொழுப்பு) அல்லது சோடியம் புரோபியோனேட்-கூடுதல் உணவு (மாற்றியமைக்கப்பட்ட திறந்த-லேபிள் நிலையான உணவு, 16 கிலோகலோரி% கொழுப்பு, 5,000 ppm சோடியம் புரோபியோனேட் கொண்ட) மூலம் எலிகளுக்கு விருப்பப்படி உணவளிக்கப்பட்டது. பயன்படுத்தப்படும் சோடியம் புரோபியோனேட்டின் அளவு 5,000 mg PFA/கிலோ மொத்த உணவு எடைக்கு சமம். உணவுப் பாதுகாப்பாளராகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கப்பட்ட PPA இன் மிக உயர்ந்த செறிவு இதுவாகும். இந்த ஆய்வுக்குத் தயாராவதற்கு, பெற்றோர் எலிகளுக்கு இனச்சேர்க்கைக்கு 4 வாரங்களுக்கு முன்பு இரண்டு உணவுகளும் வழங்கப்பட்டன, மேலும் அணையின் கர்ப்பம் முழுவதும் தொடர்ந்தன. சந்ததி எலிகள் [22 எலிகள், 9 கட்டுப்பாடுகள் (6 ஆண்கள், 3 பெண்கள்) மற்றும் 13 PPA (4 ஆண்கள், 9 பெண்கள்)] பாலூட்டுவதை நிறுத்தியது, பின்னர் அணைகளைப் போலவே 5 மாதங்களுக்கு அதே உணவில் தொடர்ந்தன. சந்ததி எலிகள் 5 மாத வயதில் பலியிடப்பட்டன, அவற்றின் குடல் மலம் சேகரிக்கப்பட்டு ஆரம்பத்தில் 1.5 மில்லி மைக்ரோசென்ட்ரிஃபியூஜ் குழாய்களில் -20°C இல் சேமிக்கப்பட்டன, பின்னர் ஹோஸ்ட் டிஎன்ஏ குறைந்து நுண்ணுயிர் நியூக்ளிக் அமிலங்கள் பிரித்தெடுக்கப்படும் வரை -80°C உறைவிப்பான் பெட்டியில் மாற்றப்பட்டன.
மாற்றியமைக்கப்பட்ட நெறிமுறையின்படி (Charalampous et al., 2019) ஹோஸ்ட் டிஎன்ஏ அகற்றப்பட்டது. சுருக்கமாக, மல உள்ளடக்கங்கள் 500 µl இன்ஹிபிடெக்ஸுக்கு (Qiagen, Cat#/ID: 19593) மாற்றப்பட்டு உறைந்த நிலையில் சேமிக்கப்பட்டன. ஒரு பிரித்தெடுப்பிற்கு அதிகபட்சமாக 1-2 மலத் துகள்களை செயலாக்கவும். பின்னர் மல உள்ளடக்கங்கள் குழாயின் உள்ளே ஒரு பிளாஸ்டிக் பூச்சியைப் பயன்படுத்தி இயந்திரத்தனமாக ஒரே மாதிரியாக மாற்றப்பட்டு ஒரு குழம்பை உருவாக்குகின்றன. மாதிரிகளை 10,000 RCF இல் 5 நிமிடங்களுக்கு அல்லது மாதிரிகள் துகள்களாக மாறும் வரை மையவிலக்கு செய்து, பின்னர் சூப்பர்நேட்டண்டை உறிஞ்சி, 250 µl 1× PBS இல் துகள்களை மீண்டும் உட்செலுத்துங்கள். யூகாரியோடிக் செல் சவ்வுகளை தளர்த்த ஒரு சவர்க்காரமாக மாதிரியில் 250 µl 4.4% சப்போனின் கரைசலை (TCI, தயாரிப்பு எண் S0019) சேர்க்கவும். மாதிரிகள் மென்மையாகும் வரை மெதுவாக கலக்கப்பட்டு அறை வெப்பநிலையில் 10 நிமிடங்கள் அடைகாக்கப்பட்டன. அடுத்து, யூகாரியோடிக் செல்களை சீர்குலைக்க, மாதிரியில் 350 μl நியூக்லீஸ் இல்லாத நீர் சேர்க்கப்பட்டு, 30 வினாடிகளுக்கு அடைகாக்கப்பட்டு, பின்னர் 12 μl 5 M NaCl சேர்க்கப்பட்டது. பின்னர் மாதிரிகள் 6000 RCF இல் 5 நிமிடங்களுக்கு மையவிலக்கு செய்யப்பட்டன. சூப்பர்நேட்டண்டை உறிஞ்சி, 100 μl 1X PBS இல் துகள்களை மீண்டும் உட்செலுத்தவும். ஹோஸ்ட் டிஎன்ஏவை அகற்ற, 100 μl HL-SAN இடையகத்தைச் சேர்க்கவும் (12.8568 கிராம் NaCl, 4 மில்லி 1M MgCl2, 36 மில்லி நியூக்லீஸ் இல்லாத நீர்) மற்றும் 10 μl HL-SAN நொதி (ஆர்டிக்சைம்ஸ் P/N 70910-202). மாதிரிகள் குழாய் பதித்தல் மூலம் நன்கு கலக்கப்பட்டு, எப்பென்டார்ஃப்™ தெர்மோமிக்சர் C இல் 37 °C வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்களுக்கு 800 rpm இல் அடைகாக்கப்பட்டன. அடைகாத்த பிறகு, 6000 RCF இல் 3 நிமிடங்களுக்கு மையவிலக்கு செய்யப்பட்டு, 800 µl மற்றும் 1000 µl 1X PBS உடன் இரண்டு முறை கழுவப்பட்டது. இறுதியாக, துகள்களை 100 µl 1X PBS இல் மீண்டும் உட்செலுத்தவும்.
நியூ இங்கிலாந்து பயோலாப்ஸ் மோனார்க் ஜெனோமிக் டிஎன்ஏ சுத்திகரிப்பு கருவியைப் (நியூ இங்கிலாந்து பயோலாப்ஸ், இப்ஸ்விச், எம்ஏ, கேட்# T3010L) பயன்படுத்தி மொத்த பாக்டீரியா டிஎன்ஏ தனிமைப்படுத்தப்பட்டது. கருவியுடன் வழங்கப்பட்ட நிலையான இயக்க நடைமுறை சற்று மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளது. இறுதி நீக்குதலுக்காக செயல்பாட்டிற்கு முன் 60°C இல் நியூக்லீஸ் இல்லாத தண்ணீரை அடைகாத்து பராமரிக்கவும். ஒவ்வொரு மாதிரியிலும் 10 µl புரோட்டினேஸ் K மற்றும் 3 µl RNase A ஐ சேர்க்கவும். பின்னர் 100 µl செல் லைசிஸ் பஃபரைச் சேர்த்து மெதுவாக கலக்கவும். பின்னர் மாதிரிகள் எப்பென்டார்ஃப்™ தெர்மோமிக்சர் C இல் 56°C மற்றும் 1400 rpm இல் குறைந்தது 1 மணிநேரம் மற்றும் 3 மணிநேரம் வரை அடைகாக்கப்பட்டன. அடைகாக்கப்பட்ட மாதிரிகள் 12,000 RCF இல் 3 நிமிடங்களுக்கு மையவிலக்கு செய்யப்பட்டன, மேலும் ஒவ்வொரு மாதிரியிலிருந்தும் சூப்பர்நேட்டண்ட் 400 µL பிணைப்பு கரைசலைக் கொண்ட தனி 1.5 மில்லி மைக்ரோசென்ட்ரிஃபியூஜ் குழாய்க்கு மாற்றப்பட்டது. பின்னர் குழாய்கள் 1 வினாடி இடைவெளியில் 5-10 வினாடிகள் துடிப்பு சுழல் செய்யப்பட்டன. ஒவ்வொரு மாதிரியின் முழு திரவ உள்ளடக்கத்தையும் (தோராயமாக 600–700 µL) ஒரு ஓட்டம்-மூலம் சேகரிப்பு குழாயில் வைக்கப்பட்டுள்ள வடிகட்டி பொதியுறைக்கு மாற்றவும். ஆரம்ப டிஎன்ஏ பிணைப்பை அனுமதிக்க குழாய்கள் 1,000 RCF இல் 3 நிமிடங்களுக்கு மையவிலக்கு செய்யப்பட்டு, பின்னர் மீதமுள்ள திரவத்தை அகற்ற 1 நிமிடத்திற்கு 12,000 RCF இல் மையவிலக்கு செய்யப்பட்டன. மாதிரி நெடுவரிசை ஒரு புதிய சேகரிப்பு குழாய்க்கு மாற்றப்பட்டு, பின்னர் இரண்டு முறை கழுவப்பட்டது. முதல் கழுவலுக்கு, ஒவ்வொரு குழாயிலும் 500 µL கழுவும் இடையகத்தைச் சேர்க்கவும். குழாயை 3–5 முறை தலைகீழாக மாற்றி, பின்னர் 1 நிமிடத்திற்கு 12,000 RCF இல் மையவிலக்கு செய்யவும். சேகரிப்பு குழாயிலிருந்து திரவத்தை நிராகரித்து, வடிகட்டி பொதியுறையை அதே சேகரிப்பு குழாயில் மீண்டும் வைக்கவும். இரண்டாவது கழுவலுக்கு, தலைகீழாக மாற்றாமல் வடிகட்டியில் 500 µL கழுவும் இடையகத்தைச் சேர்க்கவும். மாதிரிகள் 1 நிமிடத்திற்கு 12,000 RCF இல் மையவிலக்கு செய்யப்பட்டன. வடிகட்டியை 1.5 மில்லி லோபிண்ட்® குழாயில் மாற்றி, 100 µL முன் சூடாக்கப்பட்ட நியூக்லீஸ் இல்லாத தண்ணீரைச் சேர்க்கவும். வடிகட்டிகள் அறை வெப்பநிலையில் 1 நிமிடம் அடைகாக்கப்பட்டு, பின்னர் 12,000 RCF இல் 1 நிமிடம் மையவிலக்கு செய்யப்பட்டன. நீக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ -80°C இல் சேமிக்கப்பட்டது.
டிஎன்ஏ செறிவு ஒரு கியூபிட்™ 4.0 ஃப்ளோரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது. உற்பத்தியாளரின் அறிவுறுத்தல்களின்படி கியூபிட்™ 1X டிஎஸ்டிஎன்ஏ உயர் உணர்திறன் கருவியைப் (கேட். எண். Q33231) பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ தயாரிக்கப்பட்டது. டிஎன்ஏ துண்டு நீள விநியோகம் அக்லியன்ட்™ 4150 அல்லது 4200 டேப்ஸ்டேஷனைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது. டிஎன்ஏ அஜிலன்ட்™ ஜெனோமிக் டிஎன்ஏ ரீஜென்ட்ஸ் (கேட். எண். 5067-5366) மற்றும் ஜெனோமிக் டிஎன்ஏ ஸ்கிரீன்டேப் (கேட். எண். 5067-5365) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்டது. உற்பத்தியாளரின் அறிவுறுத்தல்களின்படி ஆக்ஸ்போர்டு நானோபோர் டெக்னாலஜிஸ்™ (ONT) ரேபிட் பிசிஆர் பார்கோடிங் கிட் (SQK-RPB004) ஐப் பயன்படுத்தி நூலக தயாரிப்பு செய்யப்பட்டது. டிஎன்ஏ ஒரு Min106D ஃப்ளோ செல் (R 9.4.1) உடன் ONT கிரிடியன்™ Mk1 சீக்வென்சரைப் பயன்படுத்தி வரிசைப்படுத்தப்பட்டது. வரிசைமுறை அமைப்புகள்: உயர் துல்லிய அடிப்படை அழைப்பு, குறைந்தபட்ச q மதிப்பு 9, பார்கோடு அமைப்பு மற்றும் பார்கோடு டிரிம். மாதிரிகள் 72 மணிநேரங்களுக்கு வரிசைப்படுத்தப்பட்டன, அதன் பிறகு அடிப்படை அழைப்பு தரவு மேலும் செயலாக்கம் மற்றும் பகுப்பாய்விற்காக சமர்ப்பிக்கப்பட்டது.
முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட முறைகளைப் பயன்படுத்தி பயோஇன்ஃபர்மேடிக்ஸ் செயலாக்கம் செய்யப்பட்டது (கிரீன்மேன் மற்றும் பலர், 2024). வரிசைப்படுத்துதலில் இருந்து பெறப்பட்ட FASTQ கோப்புகள் ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் கோப்பகங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டன. பயோஇன்ஃபர்மேடிக்ஸ் பகுப்பாய்விற்கு முன், தரவு பின்வரும் பைப்லைனைப் பயன்படுத்தி செயலாக்கப்பட்டது: முதலில், மாதிரிகளின் FASTQ கோப்புகள் ஒரு FASTQ கோப்பில் இணைக்கப்பட்டன. பின்னர், 1000 bp க்கும் குறைவான வாசிப்புகள் Filtlong v. 0.2.1 ஐப் பயன்படுத்தி வடிகட்டப்பட்டன, ஒரே அளவுரு மாற்றப்பட்டது –min_length 1000 (விக், 2024). மேலும் வடிகட்டுவதற்கு முன், பின்வரும் அளவுருக்களுடன் NanoPlot v. 1.41.3 ஐப் பயன்படுத்தி வாசிப்புத் தரம் கட்டுப்படுத்தப்பட்டது: –fastq –plots dot –N50 -o
வகைபிரித்தல் வகைப்பாட்டிற்கு, க்ராக்கன்2 பதிப்பு 2.1.2 (வூட் மற்றும் பலர், 2019) ஐப் பயன்படுத்தி ரீட்கள் மற்றும் அசெம்பிள் செய்யப்பட்ட கான்டிஜ்கள் வகைப்படுத்தப்பட்டன. ரீட்கள் மற்றும் அசெம்பிள்களுக்கான அறிக்கைகள் மற்றும் வெளியீட்டு கோப்புகளை முறையே உருவாக்குங்கள். ரீட்கள் மற்றும் அசெம்பிள்களை பகுப்பாய்வு செய்ய –use-names விருப்பத்தைப் பயன்படுத்தவும். ரீட் பிரிவுகளுக்கு –gzip-compressed மற்றும் –paired விருப்பங்கள் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. மெட்டாஜெனோம்களில் டாக்ஸாவின் ஒப்பீட்டு மிகுதி பிராக்கன் v. 2.8 (லு மற்றும் பலர், 2017) ஐப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடப்பட்டது. முதலில் பிராக்கன்-பில்டைப் பயன்படுத்தி 1000 தளங்களைக் கொண்ட ஒரு kmer தரவுத்தளத்தை பின்வரும் அளவுருக்களுடன் உருவாக்கினோம்: -d
மரங்கா மற்றும் பலர் விவரித்த நெறிமுறையின் மாற்றியமைக்கப்பட்ட பதிப்பைப் பயன்படுத்தி மரபணு குறிப்பு மற்றும் ஒப்பீட்டு மிகுதி மதிப்பீடு செய்யப்பட்டது (மரங்கா மற்றும் பலர், 2023). முதலில், SeqKit v. 2.5.1 (ஷென் மற்றும் பலர், 2016) ஐப் பயன்படுத்தி அனைத்து அசெம்பிளிகளிலிருந்தும் 500 bp க்கும் குறைவான கான்டிக்ஸ் அகற்றப்பட்டன. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அசெம்பிளிகள் பின்னர் ஒரு பான்-மெட்டஜெனோமாக இணைக்கப்பட்டன. பின்வரும் அளவுருக்களுடன் புரோடிகல் v. 1.0.1 (ப்ரோடிகல் v. 2.6.3 இன் இணையான பதிப்பு) ஐப் பயன்படுத்தி திறந்த வாசிப்பு பிரேம்கள் (ORFகள்) அடையாளம் காணப்பட்டன: -d
மரபணு பாதை மிகுதியை ஒப்பிடுவதற்காக eggNOG ஆல் ஒதுக்கப்பட்ட கியோட்டோ என்சைக்ளோபீடியா ஆஃப் ஜீன்ஸ் அண்ட் ஜீனோம்ஸ் (KEGG) ஆர்த்தோலாக் (KO) அடையாளங்காட்டிகளின்படி மரபணுக்கள் முதலில் தொகுக்கப்பட்டன. நாக் அவுட்கள் இல்லாத மரபணுக்கள் அல்லது பல நாக் அவுட்கள் கொண்ட மரபணுக்கள் பகுப்பாய்விற்கு முன் அகற்றப்பட்டன. பின்னர் ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் ஒவ்வொரு KO இன் சராசரி மிகுதி கணக்கிடப்பட்டு புள்ளிவிவர பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. KEGG_Pathway நெடுவரிசையில் ko00640 வரிசை ஒதுக்கப்பட்ட எந்தவொரு மரபணுவாக PPA வளர்சிதை மாற்ற மரபணுக்கள் வரையறுக்கப்பட்டன, இது KEGG இன் படி புரோபியோனேட் வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஒரு பங்கைக் குறிக்கிறது. PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடையதாக அடையாளம் காணப்பட்ட மரபணுக்கள் துணை அட்டவணை 1 இல் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன (ரீச்சார்ட் மற்றும் பலர், 2014; யாங் மற்றும் பலர்., 2017). ஒவ்வொரு மாதிரி வகையிலும் கணிசமாக அதிகமாக இருந்த PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் உற்பத்தி மரபணுக்களை அடையாளம் காண வரிசைமாற்ற சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட ஒவ்வொரு மரபணுவிற்கும் ஆயிரம் வரிசைமாற்றங்கள் செய்யப்பட்டன. புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தை தீர்மானிக்க 0.05 என்ற p-மதிப்பு ஒரு கட்ஆஃப் ஆகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஒரு கிளஸ்டருக்குள் உள்ள பிரதிநிதித்துவ மரபணுக்களின் குறிப்புகளின் அடிப்படையில், ஒரு கிளஸ்டருக்குள் உள்ள தனிப்பட்ட மரபணுக்களுக்கு செயல்பாட்டு குறிப்புகள் ஒதுக்கப்பட்டன. PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும்/அல்லது PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய டாக்ஸாவை, கிராக்கன்2 வெளியீட்டு கோப்புகளில் உள்ள கான்டிக் ஐடிகளை eggNOG ஐப் பயன்படுத்தி செயல்பாட்டு குறிப்புகளின் போது தக்கவைக்கப்பட்ட அதே கான்டிக் ஐடிகளுடன் பொருத்துவதன் மூலம் அடையாளம் காண முடியும். முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட மான்-விட்னி யு சோதனையைப் பயன்படுத்தி முக்கியத்துவம் சோதனை செய்யப்பட்டது. பல சோதனைகளுக்கான திருத்தம் பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் நடைமுறையைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டது. புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தை தீர்மானிக்க ≤ 0.05 என்ற p-மதிப்பு ஒரு கட்ஆஃப் ஆகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
சிம்ப்சன் பன்முகத்தன்மை குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரியலின் பன்முகத்தன்மை மதிப்பிடப்பட்டது. கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகளுக்கு இடையே இனம் மற்றும் இனங்கள் பன்முகத்தன்மையின் அடிப்படையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் எதுவும் காணப்படவில்லை (இனத்திற்கான p-மதிப்பு: 0.18, இனங்களுக்கான p-மதிப்பு: 0.16) (படம் 1). பின்னர் முதன்மை கூறு பகுப்பாய்வு (PCA) பயன்படுத்தி நுண்ணுயிரி கலவை ஒப்பிடப்பட்டது. படம் 2, PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் நுண்ணுயிரிகளின் இனங்கள் கலவையில் வேறுபாடுகள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது, இது மாதிரிகளின் தொகுப்பு முறையை அவற்றின் பைலாவால் காட்டுகிறது. இந்த தொகுப்பு முறை இன அளவில் குறைவாகவே உச்சரிக்கப்பட்டது, PPA சில பாக்டீரியாக்களை பாதிக்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது (துணை படம் 1).
படம் 1. எலி குடல் நுண்ணுயிரிகளின் ஆல்ஃபா பன்முகத்தன்மை மற்றும் இனங்களின் கலவை. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் இனங்களின் (A) மற்றும் இனங்களின் (B) சிம்ப்சன் பன்முகத்தன்மை குறியீடுகளைக் காட்டும் பெட்டி வரைபடங்கள். மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி முக்கியத்துவம் தீர்மானிக்கப்பட்டது, மேலும் பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் நடைமுறையைப் பயன்படுத்தி பல திருத்தங்கள் செய்யப்பட்டன. ns, p-மதிப்பு குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை (p>0.05).
படம் 2. இனங்கள் மட்டத்தில் எலி குடல் நுண்ணுயிரியல் கலவையின் முதன்மை கூறு பகுப்பாய்வின் முடிவுகள். முதன்மை கூறு பகுப்பாய்வு வரைபடம் அவற்றின் முதல் இரண்டு முக்கிய கூறுகளில் மாதிரிகளின் பரவலைக் காட்டுகிறது. நிறங்கள் மாதிரி வகையைக் குறிக்கின்றன: PPA- வெளிப்படும் எலிகள் ஊதா நிறத்திலும், கட்டுப்பாட்டு எலிகள் மஞ்சள் நிறத்திலும் உள்ளன. முதன்மை கூறுகள் 1 மற்றும் 2 முறையே x- அச்சு மற்றும் y- அச்சில் வரையப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை அவற்றின் விளக்கப்பட்ட மாறுபாடு விகிதமாக வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன.
RLE உருமாற்றப்பட்ட எண்ணிக்கைத் தரவைப் பயன்படுத்தி, கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA எலிகளில் சராசரி பாக்டீராய்டுகள்/பேசில்லி விகிதத்தில் குறிப்பிடத்தக்க குறைவு காணப்பட்டது (கட்டுப்பாடு: 9.66, PPA: 3.02; p-மதிப்பு = 0.0011). கட்டுப்பாடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது PPA எலிகளில் பாக்டீராய்டுகள் அதிகமாக இருப்பதால் இந்த வேறுபாடு ஏற்பட்டது, இருப்பினும் வேறுபாடு குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை (கட்டுப்பாட்டு சராசரி CLR: 5.51, PPA சராசரி CLR: 6.62; p-மதிப்பு = 0.054), அதே நேரத்தில் பாக்டீராய்டுகள் மிகுதி ஒத்ததாக இருந்தது (கட்டுப்பாட்டு சராசரி CLR: 7.76, PPA சராசரி CLR: 7.60; p-மதிப்பு = 0.18).
குடல் நுண்ணுயிரியலின் வகைபிரித்தல் உறுப்பினர்களின் மிகுதியின் பகுப்பாய்வில், 1 பைலம் மற்றும் 77 இனங்கள் PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் கணிசமாக வேறுபடுகின்றன (துணை அட்டவணை 2). PPA மாதிரிகளில் 59 இனங்களின் மிகுதி கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளை விட கணிசமாக அதிகமாக இருந்தது, அதே நேரத்தில் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் 16 இனங்களின் மிகுதி PPA மாதிரிகளை விட அதிகமாக இருந்தது (படம் 3).
படம் 3. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரியலில் டாக்ஸாவின் வேறுபட்ட மிகுதி. எரிமலை அடுக்குகள் PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையே உள்ள இனங்கள் (A) அல்லது இனங்கள் (B) மிகுதியில் வேறுபாடுகளைக் காட்டுகின்றன. சாம்பல் புள்ளிகள் டாக்ஸா மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாட்டைக் குறிக்கவில்லை. வண்ணப் புள்ளிகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு ≤ 0.05). மாதிரி வகைகளுக்கு இடையே மிகுதியில் மிகப்பெரிய வேறுபாடுகளைக் கொண்ட முதல் 20 டாக்ஸாக்கள் முறையே சிவப்பு மற்றும் வெளிர் நீலத்தில் (கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகள்) காட்டப்பட்டுள்ளன. மஞ்சள் மற்றும் ஊதா புள்ளிகள் கட்டுப்பாடுகளை விட கட்டுப்பாடு அல்லது PPA மாதிரிகளில் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்தன. கருப்பு புள்ளிகள் கணிசமாக வேறுபட்ட மிகுதிகளைக் கொண்ட டாக்ஸாவைக் குறிக்கின்றன, சராசரி CLR வேறுபாடுகள் -1 மற்றும் 1 க்கு இடையில் உள்ளன. P மதிப்புகள் மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டு பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் நடைமுறையைப் பயன்படுத்தி பல சோதனைகளுக்கு சரி செய்யப்பட்டன. தடிமனான சராசரி CLR வேறுபாடுகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன.
குடல் நுண்ணுயிர் கலவையை பகுப்பாய்வு செய்த பிறகு, நுண்ணுயிரியலின் செயல்பாட்டு குறிப்புகளை நாங்கள் செய்தோம். குறைந்த தரம் வாய்ந்த மரபணுக்களை வடிகட்டிய பிறகு, அனைத்து மாதிரிகளிலும் மொத்தம் 378,355 தனித்துவமான மரபணுக்கள் அடையாளம் காணப்பட்டன. இந்த மரபணுக்களின் மாற்றப்பட்ட மிகுதி முதன்மை கூறு பகுப்பாய்விற்கு (PCA) பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் முடிவுகள் அவற்றின் செயல்பாட்டு சுயவிவரங்களின் அடிப்படையில் மாதிரி வகைகளின் அதிக அளவிலான கிளஸ்டரிங்கைக் காட்டின (படம் 4).
படம் 4. எலி குடல் நுண்ணுயிரியலின் செயல்பாட்டு சுயவிவரத்தைப் பயன்படுத்தி PCA முடிவுகள். PCA வரைபடம் அவற்றின் முதல் இரண்டு முக்கிய கூறுகளில் மாதிரிகளின் பரவலைக் காட்டுகிறது. வண்ணங்கள் மாதிரி வகையைக் குறிக்கின்றன: PPA- வெளிப்படும் எலிகள் ஊதா நிறத்திலும், கட்டுப்பாட்டு எலிகள் மஞ்சள் நிறத்திலும் உள்ளன. முதன்மை கூறுகள் 1 மற்றும் 2 முறையே x- அச்சு மற்றும் y- அச்சில் வரையப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை அவற்றின் விளக்கப்பட்ட மாறுபாடு விகிதமாக வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன.
அடுத்து, வெவ்வேறு மாதிரி வகைகளில் KEGG நாக் அவுட்களின் மிகுதியை நாங்கள் ஆய்வு செய்தோம். மொத்தம் 3648 தனித்துவமான நாக் அவுட்கள் அடையாளம் காணப்பட்டன, அவற்றில் 196 கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிகமாகவும், 106 PPA மாதிரிகளில் அதிகமாகவும் இருந்தன (படம் 5). கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் மொத்தம் 145 மரபணுக்களும், PPA மாதிரிகளில் 61 மரபணுக்களும் கண்டறியப்பட்டன, அவை கணிசமாக வேறுபட்ட மிகுதியுடன் இருந்தன. லிப்பிட் மற்றும் அமினோசர்க்கரை வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய பாதைகள் PPA மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிகமாக செறிவூட்டப்பட்டன (துணை அட்டவணை 3). நைட்ரஜன் வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் சல்பர் ரிலே அமைப்புகள் தொடர்பான பாதைகள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிகமாக செறிவூட்டப்பட்டன (துணை அட்டவணை 3). அமினோசர்க்கரை/நியூக்ளியோடைடு வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K21279) மற்றும் இனோசிட்டால் பாஸ்பேட் வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K07291) தொடர்பான மரபணுக்களின் மிகுதி PPA மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிகமாக இருந்தது (படம் 5). கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் பென்சோயேட் வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K22270), நைட்ரஜன் வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K00368), மற்றும் கிளைகோலிசிஸ்/குளுக்கோனோஜெனீசிஸ் (ko:K00131) (படம் 5) ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய கணிசமாக அதிகமான மரபணுக்கள் இருந்தன.
படம் 5. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரியலில் KO களின் வேறுபட்ட மிகுதி. எரிமலை சதித்திட்டம் செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் (KOs) மிகுதியில் உள்ள வேறுபாடுகளை சித்தரிக்கிறது. சாம்பல் புள்ளிகள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் கணிசமாக வேறுபடாத KO களைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு > 0.05). வண்ண புள்ளிகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு ≤ 0.05). மாதிரி வகைகளுக்கு இடையே மிகுதியில் மிகப்பெரிய வேறுபாடுகளைக் கொண்ட 20 KO கள் முறையே சிவப்பு மற்றும் வெளிர் நீல நிறத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன, அவை கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகளுக்கு ஒத்திருக்கும். மஞ்சள் மற்றும் ஊதா புள்ளிகள் முறையே கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகளில் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்த KO களைக் குறிக்கின்றன. கருப்பு புள்ளிகள் -1 மற்றும் 1 க்கு இடையில் சராசரி CLR வேறுபாடுகளுடன், கணிசமாக வேறுபட்ட மிகுதிகளைக் கொண்ட KO களைக் குறிக்கின்றன. P மதிப்புகள் மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டு பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் நடைமுறையைப் பயன்படுத்தி பல ஒப்பீடுகளுக்கு சரிசெய்யப்பட்டன. KO KEGG இல் ஒரு பாதையைச் சேர்ந்தது அல்ல என்பதை NaN குறிக்கிறது. தடிமனான சராசரி CLR வேறுபாடு மதிப்புகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன. பட்டியலிடப்பட்ட KO கள் எந்த பாதைகளைச் சேர்ந்தவை என்பது பற்றிய விரிவான தகவலுக்கு, துணை அட்டவணை 3 ஐப் பார்க்கவும்.
குறிப்புகள் காட்டப்பட்ட மரபணுக்களில், 1601 மரபணுக்கள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் கணிசமாக வேறுபட்ட மிகுதிகளைக் கொண்டிருந்தன (p ≤ 0.05), ஒவ்வொரு மரபணுவும் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்தன. இந்த மரபணுக்களில், 4 மரபணுக்கள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் அதிகமாகவும், 1597 மரபணுக்கள் PPA மாதிரிகளில் அதிகமாகவும் இருந்தன. PPA நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதால், மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் உற்பத்தி மரபணுக்களின் மிகுதியை நாங்கள் ஆய்வு செய்தோம். 1332 PPA வளர்சிதை மாற்றம் தொடர்பான மரபணுக்களில், 27 மரபணுக்கள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிகமாகவும், 12 மரபணுக்கள் PPA மாதிரிகளில் அதிகமாகவும் இருந்தன. 223 PPA உற்பத்தி தொடர்பான மரபணுக்களில், 1 மரபணு PPA மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிகமாகவும் இருந்தது. படம் 6A மேலும் PPA வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ள மரபணுக்களின் அதிக மிகுதியைக் காட்டுகிறது, கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிக மிகுதியாகவும், பெரிய விளைவு அளவுகளிலும், படம் 6B PPA மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிக மிகுதியாகவும் தனிப்பட்ட மரபணுக்களை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
படம் 6. எலி குடல் நுண்ணுயிரிகளில் PPA தொடர்பான மரபணுக்களின் வேறுபட்ட மிகுதி. எரிமலை அடுக்குகள் PPA வளர்சிதை மாற்றம் (A) மற்றும் PPA உற்பத்தி (B) ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் மிகுதியில் உள்ள வேறுபாடுகளை சித்தரிக்கின்றன. சாம்பல் புள்ளிகள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் (p-மதிப்பு > 0.05) குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு இல்லாத மரபணுக்களைக் குறிக்கின்றன. வண்ண புள்ளிகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு ≤ 0.05). மிகுதியில் மிகப்பெரிய வேறுபாடுகளைக் கொண்ட 20 மரபணுக்கள் முறையே சிவப்பு மற்றும் வெளிர் நீல நிறத்தில் (கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகள்) காட்டப்பட்டுள்ளன. மஞ்சள் மற்றும் ஊதா புள்ளிகளின் மிகுதி கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளை விட கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகளில் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்தது. கருப்பு புள்ளிகள் கணிசமாக வேறுபட்ட மிகுதிகளைக் கொண்ட மரபணுக்களைக் குறிக்கின்றன, சராசரி CLR வேறுபாடுகள் -1 மற்றும் 1 க்கு இடையில் உள்ளன. P மதிப்புகள் மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டு பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் நடைமுறையைப் பயன்படுத்தி பல ஒப்பீடுகளுக்கு சரி செய்யப்பட்டன. தேவையற்ற மரபணு பட்டியலில் உள்ள பிரதிநிதித்துவ மரபணுக்களுக்கு மரபணுக்கள் ஒத்திருக்கின்றன. மரபணு பெயர்கள் KO மரபணுவைக் குறிக்கும் KEGG சின்னத்தைக் கொண்டுள்ளன. தடிமனான சராசரி CLR வேறுபாடுகள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் வேறுபட்ட மிகுதியைக் குறிக்கின்றன. ஒரு கோடு (-) KEGG தரவுத்தளத்தில் மரபணுவிற்கு எந்த சின்னமும் இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது.
PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும்/அல்லது உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்ட டாக்ஸா, மரபணுவின் கான்டிஜ் ஐடியுடன் கான்டிஜ்களின் வகைபிரித்தல் அடையாளத்தை பொருத்துவதன் மூலம் அடையாளம் காணப்பட்டது. பேரின அளவில், 130 இனங்கள் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாகவும், 61 இனங்கள் PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாகவும் கண்டறியப்பட்டது (துணை அட்டவணை 4). இருப்பினும், எந்த இனமும் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் காட்டவில்லை (ப > 0.05).
இனங்கள் மட்டத்தில், 144 பாக்டீரியா இனங்கள் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாகவும், 68 பாக்டீரியா இனங்கள் PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாகவும் கண்டறியப்பட்டது (துணை அட்டவணை 5). PPA வளர்சிதை மாற்றத்தில், எட்டு பாக்டீரியாக்கள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் மிகுதியாக குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பைக் காட்டின, மேலும் அனைத்தும் விளைவில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களைக் காட்டின (துணை அட்டவணை 6). மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்ட அனைத்து அடையாளம் காணப்பட்ட PPA வளர்சிதை மாற்றங்களும் PPA மாதிரிகளில் அதிகமாக இருந்தன. பல பாக்டீராய்டுகள் மற்றும் ரூமினோகாக்கஸ் இனங்கள், அத்துடன் டங்கனியா டுபோயிஸ், மைக்ஸோபாக்டீரியம் என்டெரிகா, மோனோகாக்கஸ் பெக்டினோலிடிகஸ் மற்றும் அல்காலிஜீன்ஸ் பாலிமார்பா உள்ளிட்ட மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் கணிசமாக வேறுபடாத இனங்களின் பிரதிநிதிகளை இனங்கள்-நிலை வகைப்பாடு வெளிப்படுத்தியது. PPA-உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களில், நான்கு பாக்டீரியாக்கள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் மிகுதியாக குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் காட்டின. மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்ட இனங்கள் பாக்டீராய்டுகள் நோவோரோசி, டங்கனியா டுபோயிஸ், மைக்ஸோபாக்டீரியம் என்டெரிடிடிஸ் மற்றும் ரூமினோகாக்கஸ் போவிஸ் ஆகியவை அடங்கும்.
இந்த ஆய்வில், எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரிகளில் PPA வெளிப்பாட்டின் விளைவுகளை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். PPA பாக்டீரியாவில் வெவ்வேறு பதில்களைத் தூண்டலாம், ஏனெனில் இது சில இனங்களால் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, பிற உயிரினங்களால் உணவு மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அல்லது நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, உணவு நிரப்பியாக குடல் சூழலில் அதைச் சேர்ப்பது சகிப்புத்தன்மை, உணர்திறன் மற்றும் அதை ஊட்டச்சத்து மூலமாகப் பயன்படுத்தும் திறனைப் பொறுத்து வெவ்வேறு விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும். உணர்திறன் வாய்ந்த பாக்டீரியா இனங்கள் அகற்றப்பட்டு, PPA-க்கு அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டவை அல்லது அதை உணவு மூலமாகப் பயன்படுத்தக்கூடியவைகளால் மாற்றப்படலாம், இது குடல் நுண்ணுயிரிகளின் கலவையில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். எங்கள் முடிவுகள் நுண்ணுயிர் கலவையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்தின, ஆனால் ஒட்டுமொத்த நுண்ணுயிர் பன்முகத்தன்மையில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தவில்லை. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் 70 க்கும் மேற்பட்ட டாக்ஸாக்கள் மிகுதியாக வேறுபடுவதால், இனங்கள் மட்டத்தில் மிகப்பெரிய விளைவுகள் காணப்பட்டன (துணை அட்டவணை 2). PPA-வெளிப்படும் மாதிரிகளின் கலவையை மேலும் மதிப்பீடு செய்ததில், வெளிப்படாத மாதிரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது நுண்ணுயிர் இனங்களின் அதிக பன்முகத்தன்மை வெளிப்பட்டது, PPA பாக்டீரியா வளர்ச்சி பண்புகளை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் PPA நிறைந்த சூழல்களில் உயிர்வாழக்கூடிய பாக்டீரியா எண்ணிக்கையை கட்டுப்படுத்தலாம் என்று பரிந்துரைக்கிறது. இதனால், PPA குடல் நுண்ணுயிரிகளின் பன்முகத்தன்மையில் பரவலான இடையூறுகளை ஏற்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மாற்றங்களைத் தூண்டக்கூடும்.
PPA போன்ற உணவுப் பாதுகாப்புப் பொருட்கள், ஒட்டுமொத்த பன்முகத்தன்மையைப் பாதிக்காமல் குடல் நுண்ணுயிரியல் கூறுகளின் மிகுதியை மாற்றுவதாக முன்னர் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது (நாக்பால் மற்றும் பலர், 2021). PPA-க்கு ஆளான எலிகளில் கணிசமாக செறிவூட்டப்பட்ட பாக்டீராய்டுகள் (முன்னர் பாக்டீராய்டுகள் என அழைக்கப்பட்டது) என்ற பைலத்திற்குள் உள்ள பாக்டீராய்டுகள் இனங்களுக்கு இடையேயான மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை இங்கே நாங்கள் கவனித்தோம். பாக்டீராய்டுகள் இனங்களின் அதிகரிப்பு சளிச் சிதைவை அதிகரிப்பதோடு தொடர்புடையது, இது தொற்று அபாயத்தை அதிகரிக்கும் மற்றும் வீக்கத்தை ஊக்குவிக்கும் (கார்னிக் மற்றும் பலர், 2015; தேசாய் மற்றும் பலர், 2016; பென்சோல் மற்றும் பலர்., 2019). பாக்டீராய்டுகள் ஃப்ராஜிலிஸுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட பிறந்த குழந்தை ஆண் எலிகள் ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறு (ASD) ஐ நினைவூட்டும் சமூக நடத்தைகளை வெளிப்படுத்தியதாக ஒரு ஆய்வு கண்டறிந்துள்ளது (கார்மல் மற்றும் பலர், 2023), மேலும் பிற ஆய்வுகள் பாக்டீராய்டுகள் இனங்கள் நோயெதிர்ப்பு செயல்பாட்டை மாற்றி ஆட்டோ இம்யூன் அழற்சி கார்டியோமயோபதிக்கு வழிவகுக்கும் என்பதைக் காட்டுகின்றன (கில்-குரூஸ் மற்றும் பலர், 2019). ரூமினோகாக்கஸ், ப்ரீவோடெல்லா மற்றும் பாராபாக்டீராய்டுகள் வகையைச் சேர்ந்த இனங்களும் PPA க்கு ஆளான எலிகளில் கணிசமாக அதிகரித்தன (கோரெட்டி மற்றும் பலர், 2018). சில ரூமினோகாக்கஸ் இனங்கள் புரோஇன்ஃப்ளமேட்டரி சைட்டோகைன்களின் உற்பத்தி மூலம் கிரோன் நோய் போன்ற நோய்களுடன் தொடர்புடையவை (ஹென்கே மற்றும் பலர், 2019), அதே நேரத்தில் ப்ரீவோடெல்லா ஹுமானி போன்ற ப்ரீவோடெல்லா இனங்கள் உயர் இரத்த அழுத்தம் மற்றும் இன்சுலின் உணர்திறன் போன்ற வளர்சிதை மாற்ற நோய்களுடன் தொடர்புடையவை (பெடர்சன் மற்றும் பலர், 2016; லி மற்றும் பலர், 2017). இறுதியாக, பாக்டீராய்டுகள் (முன்னர் ஃபர்மிகியூட்ஸ் என்று அழைக்கப்பட்டது) மற்றும் பாக்டீராய்டுகள் ஆகியவற்றின் விகிதம் கட்டுப்பாட்டு எலிகளை விட PPA-க்கு ஆளான எலிகளில் கணிசமாகக் குறைவாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தோம். ஏனெனில் பாக்டீராய்டுகள் இனங்களின் மொத்த மிகுதி அதிகமாக இருந்தது. இந்த விகிதம் முன்னர் குடல் ஹோமியோஸ்டாசிஸின் ஒரு முக்கிய குறிகாட்டியாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, மேலும் இந்த விகிதத்தில் ஏற்படும் தொந்தரவுகள் பல்வேறு நோய் நிலைகளுடன் தொடர்புடையவை (டர்பின் மற்றும் பலர், 2016; டேக்சாவா மற்றும் பலர், 2021; ஆன் மற்றும் பலர், 2023), இதில் அழற்சி குடல் நோய்கள் (ஸ்டோஜனோவ் மற்றும் பலர், 2020) அடங்கும். ஒட்டுமொத்தமாக, ஃபைலம் பாக்டீராய்டிட்களின் இனங்கள் உயர்ந்த உணவு PPA ஆல் மிகவும் வலுவாக பாதிக்கப்படுவதாகத் தெரிகிறது. இது PPA க்கு அதிக சகிப்புத்தன்மை அல்லது PPA ஐ ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்தும் திறன் காரணமாக இருக்கலாம், இது குறைந்தபட்சம் ஒரு இனமான ஹோய்லெசெல்லா எனோசியா (ஹிட்ச் மற்றும் பலர், 2022) க்கு உண்மையாக இருப்பதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. மாற்றாக, தாய்வழி PPA வெளிப்பாடு எலி சந்ததியினரின் குடலை பாக்டீராய்டிட் காலனித்துவத்திற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளதாக மாற்றுவதன் மூலம் கரு வளர்ச்சியை மேம்படுத்தக்கூடும்; இருப்பினும், எங்கள் ஆய்வு வடிவமைப்பு அத்தகைய மதிப்பீட்டை அனுமதிக்கவில்லை.
மெட்டஜெனோமிக் உள்ளடக்க மதிப்பீடு PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்தியது, PPA-வெளிப்படும் எலிகள் PPA உற்பத்திக்கு காரணமான மரபணுக்களின் அதிக மிகுதியைக் காட்டின, அதேசமயம் PPA-வெளிப்படும் எலிகள் PAA வளர்சிதை மாற்றத்திற்கு காரணமான மரபணுக்களின் அதிக மிகுதியைக் காட்டின (படம் 6). இந்த முடிவுகள், நுண்ணுயிர் கலவையில் PPA இன் விளைவு அதன் பயன்பாட்டின் காரணமாக மட்டுமே இருக்கக்கூடாது, இல்லையெனில் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் மிகுதியானது PPA-வெளிப்படும் எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரிகளில் அதிக மிகுதியைக் காட்டியிருக்க வேண்டும் என்பதைக் குறிக்கிறது. ஒரு விளக்கம் என்னவென்றால், PPA பாக்டீரியா மிகுதியை முதன்மையாக அதன் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு விளைவுகள் மூலம் மத்தியஸ்தம் செய்கிறது, மாறாக பாக்டீரியா ஒரு ஊட்டச்சமாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அல்ல. PPA, சால்மோனெல்லா டைபிமுரியத்தின் வளர்ச்சியை டோஸ் சார்ந்த முறையில் தடுக்கிறது என்று முந்தைய ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன (ஜேக்கப்சன் மற்றும் பலர், 2018). PPA இன் அதிக செறிவுகளுக்கு வெளிப்பாடு அதன் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பண்புகளை எதிர்க்கும் பாக்டீரியாக்களைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம் மற்றும் அதை வளர்சிதை மாற்றவோ அல்லது உற்பத்தி செய்யவோ முடியாமல் போகலாம். உதாரணமாக, பல பராபாக்டீராய்டுகள் இனங்கள் PPA மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிக அளவில் காணப்பட்டன, ஆனால் PPA வளர்சிதை மாற்றம் அல்லது உற்பத்தி தொடர்பான எந்த மரபணுக்களும் கண்டறியப்படவில்லை (துணை அட்டவணைகள் 2, 4, மற்றும் 5). மேலும், நொதித்தல் துணைப் பொருளாக PPA உற்பத்தி பல்வேறு பாக்டீரியாக்களிடையே பரவலாக விநியோகிக்கப்படுகிறது (கோன்சலஸ்-கார்சியா மற்றும் பலர்., 2017). கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்கள் அதிகமாக இருப்பதற்கு அதிக பாக்டீரியா பன்முகத்தன்மை காரணமாக இருக்கலாம் (அவெரினா மற்றும் பலர்., 2020). மேலும், 1332 மரபணுக்களில் 27 (2.14%) மட்டுமே PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் பிரத்தியேகமாக தொடர்புடைய மரபணுக்கள் என்று கணிக்கப்பட்டது. PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய பல மரபணுக்கள் பிற வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளிலும் ஈடுபட்டுள்ளன. PPA வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஈடுபடும் மரபணுக்களின் மிகுதி கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் அதிகமாக இருந்தது என்பதை இது மேலும் நிரூபிக்கிறது; இந்த மரபணுக்கள் PPA பயன்பாட்டை அல்லது துணைப் பொருளாக உருவாக்கத்தை ஏற்படுத்தாத பாதைகளில் செயல்படக்கூடும். இந்த விஷயத்தில், PPA உருவாக்கத்துடன் தொடர்புடைய ஒரு மரபணு மட்டுமே மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் காட்டியது. PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களுக்கு மாறாக, PPA உற்பத்திக்கான மார்க்கர் மரபணுக்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன, ஏனெனில் அவை PPA உற்பத்திக்கான பாக்டீரியா பாதையில் நேரடியாக ஈடுபட்டுள்ளன. PPA-வெளிப்படும் எலிகளில், அனைத்து இனங்களும் PPA உற்பத்தி செய்யும் மிகுதியையும் திறனையும் கணிசமாக அதிகரித்திருப்பது கண்டறியப்பட்டது. PPAக்கள் PPA உற்பத்தியாளர்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும் என்ற கணிப்பை இது ஆதரிக்கிறது, எனவே PPA உற்பத்தி திறன் அதிகரிக்கும் என்று கணிக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், மரபணு மிகுதி அவசியம் மரபணு வெளிப்பாட்டுடன் தொடர்புடையது அல்ல; எனவே, கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் மிகுதி அதிகமாக இருந்தாலும், வெளிப்பாடு விகிதம் வேறுபட்டிருக்கலாம் (ஷி மற்றும் பலர், 2014). PPA-உற்பத்தி செய்யும் மரபணுக்களின் பரவலுக்கும் PPA உற்பத்திக்கும் இடையிலான உறவை உறுதிப்படுத்த, PPA உற்பத்தியில் ஈடுபடும் மரபணுக்களின் வெளிப்பாடு பற்றிய ஆய்வுகள் தேவை.
PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மெட்டாஜெனோம்களின் செயல்பாட்டு குறிப்பு சில வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்தியது. மரபணு உள்ளடக்கத்தின் PCA பகுப்பாய்வு PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையேயான தனித்துவமான கொத்துக்களை வெளிப்படுத்தியது (படம் 5). மாதிரிக்குள் உள்ள கொத்து, கட்டுப்பாட்டு மரபணு உள்ளடக்கம் மிகவும் மாறுபட்டதாக இருப்பதை வெளிப்படுத்தியது, அதே நேரத்தில் PPA மாதிரிகள் ஒன்றாக தொகுக்கப்பட்டுள்ளன. மரபணு உள்ளடக்கத்தின் அடிப்படையில் கொத்து செய்வது இனங்கள் கலவையின் அடிப்படையில் கொத்து செய்வதோடு ஒப்பிடத்தக்கது. இதனால், பாதை மிகுதியில் உள்ள வேறுபாடுகள் குறிப்பிட்ட இனங்கள் மற்றும் அவற்றுக்குள் உள்ள விகாரங்களின் மிகுதியில் ஏற்படும் மாற்றங்களுடன் ஒத்துப்போகின்றன. PPA மாதிரிகளில், கணிசமாக அதிக மிகுதியுடன் கூடிய இரண்டு பாதைகள் அமினோசர்க்கரை/நியூக்ளியோடைடு சர்க்கரை வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K21279) மற்றும் பல லிப்பிட் வளர்சிதை மாற்ற பாதைகள் (ko:K00647, ko:K03801; துணை அட்டவணை 3) ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையவை. ko:K21279 உடன் தொடர்புடைய மரபணுக்கள் PPA மாதிரிகளில் கணிசமாக அதிக எண்ணிக்கையிலான இனங்களைக் கொண்ட வகைகளில் ஒன்றான பாக்டீராய்டுகள் இனத்துடன் தொடர்புடையதாக அறியப்படுகிறது. இந்த நொதி காப்ஸ்யூலர் பாலிசாக்கரைடுகளை வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் நோயெதிர்ப்பு மறுமொழியைத் தவிர்க்கலாம் (வாங் மற்றும் பலர், 2008). PPA-க்கு ஆளான எலிகளில் காணப்படும் பாக்டீராய்டுகள் அதிகரிப்பதற்கு இதுவே காரணமாக இருக்கலாம். இது PPA நுண்ணுயிரியோமில் காணப்படும் அதிகரித்த கொழுப்பு அமிலத் தொகுப்பை நிறைவு செய்கிறது. பாக்டீரியாக்கள் கொழுப்பு அமிலங்களை உற்பத்தி செய்ய FASIIko:K00647 (fabB) பாதையைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது ஹோஸ்ட் வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளை பாதிக்கலாம் (Yao and Rock, 2015; Johnson et al., 2020), மேலும் லிப்பிட் வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் நரம்பியல் வளர்ச்சியில் ஒரு பங்கைக் கொண்டிருக்கக்கூடும் (Yu et al., 2020). PPA மாதிரிகளில் அதிகரித்த மிகுதியைக் காட்டும் மற்றொரு பாதை ஸ்டீராய்டு ஹார்மோன் உயிரியல் தொகுப்பு (ko:K12343). குடல் நுண்ணுயிரி ஹார்மோன் அளவை பாதிக்கும் திறனுக்கும் ஹார்மோன்களால் பாதிக்கப்படுவதற்கும் இடையே ஒரு தலைகீழ் உறவு இருப்பதற்கான வளர்ந்து வரும் சான்றுகள் உள்ளன, அதாவது உயர்ந்த ஸ்டீராய்டு அளவுகள் கீழ்நோக்கிய சுகாதார விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும் (Tetel et al., 2018).
இந்த ஆய்வு வரம்புகள் மற்றும் பரிசீலனைகள் இல்லாமல் இல்லை. ஒரு முக்கியமான வேறுபாடு என்னவென்றால், விலங்குகளின் உடலியல் மதிப்பீடுகளை நாங்கள் செய்யவில்லை. எனவே, நுண்ணுயிரியலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் ஏதேனும் நோயுடன் தொடர்புடையதா என்பதை நேரடியாக முடிவு செய்ய முடியாது. மற்றொரு கருத்தில், இந்த ஆய்வில் உள்ள எலிகளுக்கு அவற்றின் தாய்மார்களைப் போலவே அதே உணவு வழங்கப்பட்டது. PPA நிறைந்த உணவில் இருந்து PPA இல்லாத உணவுக்கு மாறுவது நுண்ணுயிரியலில் அதன் விளைவுகளை மேம்படுத்துகிறதா என்பதை எதிர்கால ஆய்வுகள் தீர்மானிக்கக்கூடும். எங்கள் ஆய்வின் ஒரு வரம்பு, மற்ற பலவற்றைப் போலவே, வரையறுக்கப்பட்ட மாதிரி அளவு. செல்லுபடியாகும் முடிவுகளை எடுக்க முடியும் என்றாலும், முடிவுகளை பகுப்பாய்வு செய்யும் போது ஒரு பெரிய மாதிரி அளவு அதிக புள்ளிவிவர சக்தியை வழங்கும். குடல் நுண்ணுயிரியலில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கும் எந்தவொரு நோய்க்கும் இடையிலான தொடர்பு பற்றிய முடிவுகளை எடுப்பதிலும் நாங்கள் எச்சரிக்கையாக இருக்கிறோம் (யாப் மற்றும் பலர், 2021). வயது, பாலினம் மற்றும் உணவுமுறை உள்ளிட்ட குழப்பமான காரணிகள் நுண்ணுயிரிகளின் கலவையை கணிசமாக பாதிக்கலாம். குடல் நுண்ணுயிரி சிக்கலான நோய்களுடன் தொடர்புபடுத்துவது தொடர்பான இலக்கியத்தில் காணப்பட்ட முரண்பாடுகளை இந்த காரணிகள் விளக்கக்கூடும் (ஜான்சன் மற்றும் பலர், 2019; லாகோட் மற்றும் நாசர், 2023). உதாரணமாக, ASD உள்ள விலங்குகள் மற்றும் மனிதர்களில் பாக்டீராய்டெட்ஸ் இனத்தைச் சேர்ந்த உறுப்பினர்கள் அதிகரித்ததாகவோ அல்லது குறைந்ததாகவோ காட்டப்பட்டுள்ளது (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). இதேபோல், அழற்சி குடல் நோய்களால் பாதிக்கப்பட்ட நோயாளிகளில் குடல் கலவை பற்றிய ஆய்வுகள் ஒரே டாக்ஸாவில் அதிகரிப்பு மற்றும் குறைவு இரண்டையும் கண்டறிந்துள்ளன (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). பாலின சார்புகளின் தாக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த, பாலினங்களின் சமமான பிரதிநிதித்துவத்தை உறுதி செய்ய முயற்சித்தோம், இதனால் வேறுபாடுகள் பெரும்பாலும் உணவால் இயக்கப்படுகின்றன. செயல்பாட்டு குறிப்புகளின் ஒரு சவால் தேவையற்ற மரபணு வரிசைகளை அகற்றுவதாகும். எங்கள் மரபணு கிளஸ்டரிங் முறைக்கு 95% வரிசை அடையாளம் மற்றும் 85% நீள ஒற்றுமை, அத்துடன் தவறான கிளஸ்டரிங்கை அகற்ற 90% சீரமைப்பு கவரேஜ் தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், சில சந்தர்ப்பங்களில், அதே குறிப்புகளுடன் COG களைக் கவனித்தோம் (எ.கா., MUT) (படம் 6). இந்த ஆர்த்தோலாஜிக்குகள் தனித்துவமானவையா, குறிப்பிட்ட இனங்களுடன் தொடர்புடையவையா, அல்லது இது மரபணு கிளஸ்டரிங் அணுகுமுறையின் வரம்பா என்பதை தீர்மானிக்க மேலும் ஆய்வுகள் தேவை. செயல்பாட்டு குறிப்புக்கான மற்றொரு வரம்பு சாத்தியமான தவறான வகைப்பாடு ஆகும்; பாக்டீரியா மரபணு mmdA என்பது புரோபியோனேட் தொகுப்பில் ஈடுபட்டுள்ள ஒரு அறியப்பட்ட நொதியாகும், ஆனால் KEGG அதை புரோபியோனேட் வளர்சிதை மாற்ற பாதையுடன் தொடர்புபடுத்தவில்லை. இதற்கு நேர்மாறாக, scpB மற்றும் mmcD ஆர்த்தோலாஜிக்குகள் தொடர்புடையவை. நியமிக்கப்பட்ட நாக் அவுட்கள் இல்லாத அதிக எண்ணிக்கையிலான மரபணுக்கள் மரபணு மிகுதியை மதிப்பிடும்போது PPA தொடர்பான மரபணுக்களை அடையாளம் காண இயலாமைக்கு வழிவகுக்கும். எதிர்கால ஆய்வுகள் மெட்டாட்ரான்ஸ்கிரிப்டோம் பகுப்பாய்விலிருந்து பயனடையும், இது குடல் நுண்ணுயிரிகளின் செயல்பாட்டு பண்புகள் பற்றிய ஆழமான புரிதலை வழங்க முடியும் மற்றும் சாத்தியமான கீழ்நிலை விளைவுகளுடன் மரபணு வெளிப்பாட்டை இணைக்க முடியும். குறிப்பிட்ட நரம்பியல் வளர்ச்சி கோளாறுகள் அல்லது அழற்சி குடல் நோய்கள் சம்பந்தப்பட்ட ஆய்வுகளுக்கு, நுண்ணுயிர் கலவையில் ஏற்படும் மாற்றங்களை இந்த கோளாறுகளுடன் இணைக்க விலங்குகளின் உடலியல் மற்றும் நடத்தை மதிப்பீடுகள் தேவை. குடல் நுண்ணுயிரியை கிருமி இல்லாத எலிகளில் இடமாற்றம் செய்யும் கூடுதல் ஆய்வுகள், நுண்ணுயிர் ஒரு இயக்கியா அல்லது நோயின் சிறப்பியல்பானதா என்பதை தீர்மானிக்க பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
சுருக்கமாக, உணவுமுறை PPA, குடல் நுண்ணுயிரிகளின் கலவையை மாற்றுவதில் ஒரு காரணியாக செயல்படுகிறது என்பதை நாங்கள் நிரூபித்தோம். PPA என்பது பல்வேறு உணவுகளில் பரவலாகக் காணப்படும் ஒரு FDA-அங்கீகரிக்கப்பட்ட பாதுகாப்பாகும், இது நீண்டகால வெளிப்பாட்டின் போது, சாதாரண குடல் தாவரங்களின் சீர்குலைவுக்கு வழிவகுக்கும். பல பாக்டீரியாக்களின் மிகுதியில் மாற்றங்களைக் கண்டறிந்தோம், இது PPA குடல் நுண்ணுயிரிகளின் கலவையை பாதிக்கலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது. நுண்ணுயிரிகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் சில வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளின் அளவுகளில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது ஹோஸ்ட் ஆரோக்கியத்திற்கு பொருத்தமான உடலியல் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். நுண்ணுயிரி கலவையில் உணவுமுறை PPA இன் விளைவுகள் டிஸ்பயோசிஸ் அல்லது பிற நோய்களுக்கு வழிவகுக்கும் என்பதைத் தீர்மானிக்க மேலும் ஆய்வுகள் தேவை. குடல் கலவையில் PPA விளைவுகள் எவ்வாறு மனித ஆரோக்கியத்தை பாதிக்கலாம் என்பது குறித்த எதிர்கால ஆய்வுகளுக்கு இந்த ஆய்வு அடித்தளத்தை அமைக்கிறது.
இந்த ஆய்வில் வழங்கப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகள் ஆன்லைன் களஞ்சியங்களில் கிடைக்கின்றன. களஞ்சியத்தின் பெயர் மற்றும் அணுகல் எண்: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
இந்த விலங்கு ஆய்வு மத்திய புளோரிடா பல்கலைக்கழக நிறுவன விலங்கு பராமரிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டுக் குழுவால் (UCF-IACUC) அங்கீகரிக்கப்பட்டது (விலங்கு பயன்பாட்டு அனுமதி எண்: PROTO202000002). இந்த ஆய்வு உள்ளூர் சட்டங்கள், ஒழுங்குமுறைகள் மற்றும் நிறுவனத் தேவைகளுக்கு இணங்குகிறது.
NG: கருத்தாக்கம், தரவு மேலாண்மை, முறையான பகுப்பாய்வு, புலனாய்வு, வழிமுறை, மென்பொருள், காட்சிப்படுத்தல், எழுத்து (அசல் வரைவு), எழுத்து (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்). LA: கருத்தாக்கம், தரவு மேலாண்மை, வழிமுறை, வளங்கள், எழுத்து (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்). SH: முறையான பகுப்பாய்வு, மென்பொருள், எழுத்து (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்). SA: விசாரணை, எழுத்து (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்). தலைமை நீதிபதி: புலனாய்வு, எழுத்து (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்). SN: கருத்தாக்கம், திட்ட நிர்வாகம், வளங்கள், மேற்பார்வை, எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்). TA: கருத்தாக்கம், திட்ட நிர்வாகம், மேற்பார்வை, எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு & திருத்துதல்).
இந்தக் கட்டுரையின் ஆராய்ச்சி, படைப்புரிமை மற்றும்/அல்லது வெளியீட்டிற்கு எந்த நிதி உதவியும் கிடைக்கவில்லை என்று ஆசிரியர்கள் அறிவித்தனர்.
எந்தவொரு வணிக அல்லது நிதி உறவுகளும் இல்லாத நிலையில் இந்த ஆராய்ச்சி நடத்தப்பட்டதாக ஆசிரியர்கள் அறிவிக்கின்றனர், இது சாத்தியமான நலன் மோதலாகக் கருதப்படலாம். பொருந்தாது.
இந்தக் கட்டுரையில் வெளிப்படுத்தப்பட்டுள்ள அனைத்துக் கருத்துகளும் ஆசிரியர்களின் கருத்துக்களே தவிர, அவை அவற்றின் நிறுவனங்கள், வெளியீட்டாளர்கள், ஆசிரியர்கள் அல்லது மதிப்பாய்வாளர்களின் கருத்துக்களைப் பிரதிபலிக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. இந்தக் கட்டுரையில் மதிப்பிடப்பட்ட எந்தவொரு தயாரிப்புகளும், அல்லது அவற்றின் உற்பத்தியாளர்களால் கூறப்படும் எந்தவொரு உரிமைகோரல்களும், வெளியீட்டாளரால் உத்தரவாதம் அளிக்கப்படவில்லை அல்லது அங்கீகரிக்கப்படவில்லை.
இந்தக் கட்டுரைக்கான துணைப் பொருட்களை ஆன்லைனில் காணலாம்: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
அப்டெல்லி எல்.எஸ்., சாம்சம் ஏ, நாசர் எஸ்.ஏ. (2019). ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறுகளில் PTEN/AKT பாதையை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம் புரோபியோனிக் அமிலம் கிளியோசிஸ் மற்றும் நரம்பு அழற்சியைத் தூண்டுகிறது. அறிவியல் அறிக்கைகள் 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
ஐட்சிசன், ஜே. (1982). தொகுப்புத் தரவின் புள்ளிவிவர பகுப்பாய்வு. ஜே.ஆர் ஸ்டேட் சாக் செர் பி மெத்தடோல். 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
ஆன் ஜே, குவோன் எச், கிம் ஒய்ஜே (2023). மார்பகப் புற்றுநோய்க்கான ஆபத்து காரணியாக ஃபர்மிகுட்ஸ்/பாக்டீராய்டுகள் விகிதம். ஜர்னல் ஆஃப் கிளினிக்கல் மெடிசின், 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
ஆண்டர்ஸ் எஸ்., ஹூபர் டபிள்யூ. (2010). வரிசை எண்ணிக்கை தரவுகளின் வேறுபட்ட வெளிப்பாடு பகுப்பாய்வு. நாட் முந்தையது. 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
ஏஞ்சலிஸ், எம்.டி., பிக்கோலோ, எம்., வன்னினி, எல்., சிராகுசா, எஸ்., கியாகோமோ, ஏ.டி., செராசானெட்டி, டி.ஐ., மற்றும் பலர். (2013). வேறுவிதமாகக் குறிப்பிடப்படாத ஆட்டிசம் மற்றும் பரவலான வளர்ச்சிக் கோளாறு உள்ள குழந்தைகளில் மல நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் வளர்சிதை மாற்றம். PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
அவெரினா OV, கோவ்டுன் AS, பாலியாகோவா SI, சவிலோவா AM, ரெப்ரிகோவ் DV, டானிலென்கோ VN (2020). ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறுகள் உள்ள இளம் குழந்தைகளில் குடல் நுண்ணுயிரிகளின் பாக்டீரியா நியூரோமெட்டபாலிக் பண்புகள். மருத்துவ நுண்ணுயிரியல் இதழ் 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
பாகுரோ எஃப்., நோம்பெலா கே. (2012). மனித உறுப்பாக நுண்ணுயிரி. மருத்துவ நுண்ணுயிரியல் மற்றும் தொற்று 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
பௌர் டி., டூரே பி. (2023). புரோபியோனிக் அமிலத்தை உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களின் உடலியல் பற்றிய புதிய நுண்ணறிவுகள்: அனெரோடிக்னம் ப்ரோபியோனிகம் மற்றும் அனெரோடிக்னம் நியோப்ரோபியோனிகம் (முன்னர் க்ளோஸ்ட்ரிடியம் ப்ரோபியோனிகம் மற்றும் க்ளோஸ்ட்ரிடியம் நியோப்ரோபியோனிகம்). நுண்ணுயிரிகள் 11, 685. doi: 10.3390/நுண்ணுயிரிகள்11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). தாயின் ஊட்டச்சத்து மற்றும் கரு வளர்ச்சி. ஜே நட்ர். 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
பெஞ்சமினி, ஒய்., மற்றும் ஹோச்பெர்க், ஜே. (1995). தவறான-நேர்மறை விகிதத்தைக் கட்டுப்படுத்துதல்: பல சோதனைகளுக்கு ஒரு நடைமுறை மற்றும் திறமையான அணுகுமுறை. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
இடுகை நேரம்: ஏப்ரல்-18-2025