பூஞ்சை எதிர்ப்புப் பொருளாகவும், உணவில் பொதுவாகச் சேர்க்கப்படும் பொருளாகவும் உள்ள புரோப்பியோனிக் அமிலம் (PPA), எலிகளில் அசாதாரண நரம்பு வளர்ச்சியை ஏற்படுத்துவதாகவும், அதனுடன் இரைப்பை குடல் செயலிழப்பும் ஏற்படுவதாகவும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இந்தச் செயலிழப்பு, குடல் நுண்ணுயிரிச் சமநிலையின்மையால் (gut dysbiosis) ஏற்படக்கூடும். உணவில் PPA-வின் வெளிப்பாட்டிற்கும் குடல் நுண்ணுயிரிச் சமநிலையின்மைக்கும் இடையே ஒரு தொடர்பு இருப்பதாகக் கூறப்பட்டாலும், அது நேரடியாக ஆராயப்படவில்லை. இங்கு, சமநிலையின்மைக்கு வழிவகுக்கக்கூடிய, PPA-வுடன் தொடர்புடைய குடல் நுண்ணுயிரி அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். நுண்ணுயிரி அமைப்பு மற்றும் பாக்டீரியாவின் வளர்சிதை மாற்றப் பாதைகளில் உள்ள வேறுபாடுகளை மதிப்பிடுவதற்காக, சிகிச்சை அளிக்கப்படாத உணவை உட்கொண்ட (n=9) மற்றும் PPA செறிவூட்டப்பட்ட உணவை உட்கொண்ட (n=13) எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரித் தொகுப்புகள், நீண்ட தூர மெட்டாஜீனோம் வரிசைப்படுத்தல் (long-range metagenomic sequencing) மூலம் வரிசைப்படுத்தப்பட்டன. உணவில் PPA-வின் வெளிப்பாடு, பல பாக்டீராய்ட்ஸ் (Bacteroides), பிரிவோடெல்லா (Prevotella), மற்றும் ரூமினோகாக்கஸ் (Ruminococcus) இனங்கள் உட்பட, குறிப்பிடத்தக்க வகைப்பாடுகளின் (taxa) எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையதாக இருந்தது. இந்த இனங்களின் உறுப்பினர்கள் முன்னர் PPA உற்பத்தியில் சம்பந்தப்பட்டிருப்பதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. PPA-விற்கு ஆட்பட்ட எலிகளின் நுண்ணுயிரித் தொகுப்புகளில், கொழுப்பு வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் ஸ்டீராய்டு ஹார்மோன் உயிரியக்கவியல் தொடர்பான பாதைகளும் அதிகமாக இருந்தன. PPA ஆனது குடல் நுண்ணுயிரித் தொகுப்பையும் அதனுடன் தொடர்புடைய வளர்சிதை மாற்றப் பாதைகளையும் மாற்றியமைக்க முடியும் என்பதை எங்கள் முடிவுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. கவனிக்கப்பட்ட இந்த மாற்றங்கள், உட்கொள்வதற்குப் பாதுகாப்பானவை என வகைப்படுத்தப்பட்ட பதப்படுத்திகள், குடல் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பையும், அதன் விளைவாக மனித ஆரோக்கியத்தையும் பாதிக்கக்கூடும் என்பதை எடுத்துக்காட்டுகின்றன.
மனித நுண்ணுயிர்த்தொகுதி பெரும்பாலும் "உடலின் கடைசி உறுப்பு" என்று குறிப்பிடப்படுகிறது மற்றும் மனித ஆரோக்கியத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது (பாகுவேரோ மற்றும் நோம்பேலா, 2012). குறிப்பாக, குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதி அதன் அமைப்பு முழுவதுமான செல்வாக்கிற்காகவும் பல அத்தியாவசிய செயல்பாடுகளில் அதன் பங்கிற்காகவும் அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. குடலில் சகவாழ்வு பாக்டீரியாக்கள் ஏராளமாக உள்ளன, அவை பல சூழலியல் இடங்களை ஆக்கிரமித்து, ஊட்டச்சத்துக்களைப் பயன்படுத்தி, சாத்தியமான நோய்க்கிருமிகளுடன் போட்டியிடுகின்றன (ஜந்த்யாலா மற்றும் பலர், 2015). குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியின் பல்வேறு பாக்டீரியா கூறுகள் வைட்டமின்கள் போன்ற அத்தியாவசிய ஊட்டச்சத்துக்களை உற்பத்தி செய்யவும் செரிமானத்தை மேம்படுத்தவும் திறன் கொண்டவை (ரோலண்ட் மற்றும் பலர், 2018). பாக்டீரியா வளர்சிதை மாற்றப் பொருட்கள் திசு வளர்ச்சியைப் பாதிப்பதாகவும், வளர்சிதை மாற்ற மற்றும் நோயெதிர்ப்பு பாதைகளை மேம்படுத்துவதாகவும் காட்டப்பட்டுள்ளது (ஹெய்ட்ஸ் மற்றும் பலர், 2011; யூ மற்றும் பலர், 2022). மனித குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியின் அமைப்பு மிகவும் வேறுபட்டது மற்றும் உணவு, பாலினம், மருந்துகள் மற்றும் சுகாதார நிலை போன்ற மரபணு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகளைச் சார்ந்துள்ளது (கும்பரே மற்றும் பலர், 2019).
தாயின் உணவு, கரு மற்றும் பச்சிளம் குழந்தையின் வளர்ச்சிக்கு ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். மேலும், இது வளர்ச்சியைப் பாதிக்கக்கூடிய சேர்மங்களின் சாத்தியமான மூலமாகவும் கருதப்படுகிறது (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). அத்தகைய ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சேர்மம் புரோப்பியோனிக் அமிலம் (PPA) ஆகும். இது பாக்டீரியா நொதித்தலிலிருந்து பெறப்படும் ஒரு குறுகிய சங்கிலி கொழுப்பு அமில துணைப் பொருளாகவும், ஒரு உணவு சேர்க்கைப் பொருளாகவும் உள்ளது (den Besten et al., 2013). PPA பாக்டீரியா மற்றும் பூஞ்சை எதிர்ப்புப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, இது உணவுப் பாதுகாப்பியாகவும், பூஞ்சை மற்றும் பாக்டீரியா வளர்ச்சியைத் தடுப்பதற்காக தொழில்துறை பயன்பாடுகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது (Wemmenhove et al., 2016). PPA வெவ்வேறு திசுக்களில் வெவ்வேறு விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது. கல்லீரலில், மேக்ரோபேஜ்களில் சைட்டோகைன் வெளிப்பாட்டைப் பாதிப்பதன் மூலம் PPA அழற்சி எதிர்ப்பு விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது (Kawasoe et al., 2022). இந்த ஒழுங்குபடுத்தும் விளைவு மற்ற நோயெதிர்ப்பு செல்களிலும் காணப்படுகிறது, இது அழற்சியைக் குறைக்கிறது (Haase et al., 2021). இருப்பினும், மூளையில் இதற்கு நேர் எதிரான விளைவு காணப்படுகிறது. முந்தைய ஆய்வுகள், PPA வெளிப்பாடு எலிகளில் ஆட்டிசம் போன்ற நடத்தையைத் தூண்டுகிறது என்பதைக் காட்டியுள்ளன (El-Ansary et al., 2012). மற்ற ஆய்வுகள், PPA மூளையில் கிளியோசிஸைத் தூண்டி, அழற்சி சார்புப் பாதைகளைச் செயல்படுத்த முடியும் என்பதைக் காட்டியுள்ளன (Abdelli et al., 2019). PPA ஒரு பலவீனமான அமிலம் என்பதால், அது குடல் எபிதீலியம் வழியாக இரத்த ஓட்டத்தில் பரவி, இரத்த-மூளைத் தடுப்பு மற்றும் நஞ்சுக்கொடி உள்ளிட்ட கட்டுப்படுத்தும் தடைகளைக் கடக்க முடியும் (Stinson et al., 2019). இது, பாக்டீரியாவால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒரு ஒழுங்குபடுத்தும் வளர்சிதை மாற்றப் பொருளாக PPA-வின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது. ஆட்டிசத்திற்கான ஒரு ஆபத்துக் காரணியாக PPA-வின் சாத்தியமான பங்கு தற்போது ஆய்வில் இருந்தாலும், ஆட்டிசம் உள்ள நபர்கள் மீதான அதன் விளைவுகள் நரம்பியல் வேறுபாட்டைத் தூண்டுவதையும் தாண்டி விரிவடையக்கூடும்.
நரம்பியல் வளர்ச்சிக் கோளாறுகள் உள்ள நோயாளிகளிடம் வயிற்றுப்போக்கு மற்றும் மலச்சிக்கல் போன்ற இரைப்பை குடல் அறிகுறிகள் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன (Cao et al., 2021). ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறுகள் (ASD) உள்ள நோயாளிகளின் நுண்ணுயிர்த் தொகுப்பு, ஆரோக்கியமான நபர்களிடமிருந்து வேறுபடுகிறது என்று முந்தைய ஆய்வுகள் காட்டியுள்ளன, இது குடல் நுண்ணுயிர்த் தொகுப்பு சமநிலையின்மை இருப்பதைக் குறிக்கிறது (Finegold et al., 2010). இதேபோல், அழற்சி குடல் நோய்கள், உடல் பருமன், அல்சைமர் நோய் போன்றவற்றால் பாதிக்கப்பட்ட நோயாளிகளின் நுண்ணுயிர்த் தொகுப்பு பண்புகளும் ஆரோக்கியமான நபர்களிடமிருந்து வேறுபடுகின்றன (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). இருப்பினும், இன்றுவரை, குடல் நுண்ணுயிர்த் தொகுப்பிற்கும் நரம்பியல் நோய்கள் அல்லது அறிகுறிகளுக்கும் இடையே எந்தவொரு காரண-காரியத் தொடர்பும் நிறுவப்படவில்லை (Yap et al., 2021), ஆனாலும் இந்த நோய்களில் சிலவற்றில் பல பாக்டீரியா இனங்கள் பங்கு வகிப்பதாகக் கருதப்படுகிறது. உதாரணமாக, ஆட்டிசம் பாதிப்புள்ள நோயாளிகளின் நுண்ணுயிர்த் தொகுப்பில் அக்கர்மேன்சியா, பாக்டீராய்டஸ், கிளாஸ்ட்ரிடியம், லாக்டோபேசிலஸ், டெசல்ஃபோவிப்ரியோ மற்றும் பிற பேரினங்கள் அதிக அளவில் காணப்படுகின்றன (டோமோவா மற்றும் பலர், 2015; கோலுபேவா மற்றும் பலர், 2017; கிறிஸ்டியானோ மற்றும் பலர், 2018; சுரிடா மற்றும் பலர், 2020). குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்தப் பேரினங்களில் சிலவற்றின் உறுப்பு இனங்கள், PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாக அறியப்படுகிறது (ரெய்ச்சார்ட் மற்றும் பலர், 2014; யூன் மற்றும் லீ, 2016; ஜாங் மற்றும் பலர், 2019; பௌர் மற்றும் டர்ரே, 2023). PPA-வின் நுண்ணுயிரெதிர்ப்புப் பண்புகளைக் கருத்தில் கொண்டு, அதன் செறிவை அதிகரிப்பது PPA-ஐ உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களின் வளர்ச்சிக்கு நன்மை பயக்கக்கூடும் (ஜேக்கப்சன் மற்றும் பலர், 2018). எனவே, PFA நிறைந்த சூழலானது, இரைப்பை குடல் நோய்க்கிருமிகள் உள்ளிட்ட குடல் நுண்ணுயிரிகளில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கலாம், இவை இரைப்பை குடல் அறிகுறிகளுக்கு வழிவகுக்கும் சாத்தியமான காரணிகளாக இருக்கலாம்.
நுண்ணுயிரிக் கூட்ட ஆராய்ச்சியில், நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பில் உள்ள வேறுபாடுகள் அடிப்படை நோய்களுக்குக் காரணமா அல்லது அறிகுறியா என்பதே ஒரு மையக் கேள்வியாகும். உணவு, குடல் நுண்ணுயிரிக் கூட்டம் மற்றும் நரம்பியல் நோய்களுக்கு இடையிலான சிக்கலான உறவைத் தெளிவுபடுத்துவதற்கான முதல் படி, நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பின் மீது உணவு ஏற்படுத்தும் விளைவுகளை மதிப்பிடுவதாகும். இந்த நோக்கத்திற்காக, PPA நிறைந்த அல்லது PPA குறைந்த உணவை உட்கொண்ட எலிகளின் சந்ததிகளின் குடல் நுண்ணுயிரிக் கூட்டங்களை ஒப்பிடுவதற்கு, நாங்கள் நீண்ட-வாசிப்பு மெட்டாஜீனோம் வரிசைமுறையைப் பயன்படுத்தினோம். அந்தச் சந்ததிகளுக்கு அவற்றின் தாய்மார்களுக்கு அளிக்கப்பட்ட அதே உணவு அளிக்கப்பட்டது. PPA நிறைந்த உணவானது, குடல் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பு மற்றும் நுண்ணுயிரிகளின் செயல்பாட்டுப் பாதைகளில், குறிப்பாக PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும்/அல்லது PPA உற்பத்தி தொடர்பானவற்றில் மாற்றங்களை ஏற்படுத்தும் என்று நாங்கள் கருதுகோள் கொண்டோம்.
இந்த ஆய்வில், மத்திய புளோரிடா பல்கலைக்கழகத்தின் நிறுவன விலங்கு பராமரிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டுக் குழுவின் (UCF-IACUC) வழிகாட்டுதல்களைப் பின்பற்றி (விலங்கு பயன்பாட்டு அனுமதி எண்: PROTO202000002), கிளியா-குறிப்பிட்ட GFAP ஊக்குவிப்பானின் கட்டுப்பாட்டின் கீழ் பச்சை ஒளிரும் புரதத்தை (GFP) மிகையாக வெளிப்படுத்தும் FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J மரபணு மாற்றப்பட்ட எலிகள் (ஜாக்சன் ஆய்வகங்கள்) பயன்படுத்தப்பட்டன. பால் மறந்த பிறகு, எலிகள் ஒவ்வொன்றும் தனித்தனியாக கூண்டுகளில் வைக்கப்பட்டன; ஒரு கூண்டிற்கு ஒவ்வொரு பாலினத்திலும் 1 முதல் 5 எலிகள் வரை இருந்தன. எலிகளுக்கு, சுத்திகரிக்கப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு உணவு (மாற்றியமைக்கப்பட்ட வெளிப்படையான தரநிலை உணவு, 16 கிலோகலோரி% கொழுப்பு) அல்லது சோடியம் புரோபியோனேட் சேர்க்கப்பட்ட உணவு (மாற்றியமைக்கப்பட்ட வெளிப்படையான தரநிலை உணவு, 16 கிலோகலோரி% கொழுப்பு, 5,000 ppm சோடியம் புரோபியோனேட் கொண்டது) ஆகியவை தாராளமாக வழங்கப்பட்டன. பயன்படுத்தப்பட்ட சோடியம் புரோபியோனேட்டின் அளவு, ஒரு கிலோ மொத்த உணவு எடைக்கு 5,000 மி.கி PFA க்கு சமமாக இருந்தது. இது உணவுப் பாதுகாப்பானாகப் பயன்படுத்த அங்கீகரிக்கப்பட்ட PPA-வின் மிக உயர்ந்த செறிவாகும். இந்த ஆய்விற்காகத் தயாராவதற்கு, தாய் எலிகளுக்கு இனச்சேர்க்கைக்கு 4 வாரங்களுக்கு முன்பும், தாயின் கர்ப்ப காலம் முழுவதும் இரண்டு வகை உணவுகளும் வழங்கப்பட்டன. குட்டி எலிகள் [22 எலிகள், 9 கட்டுப்பாட்டு எலிகள் (6 ஆண், 3 பெண்) மற்றும் 13 PPA எலிகள் (4 ஆண், 9 பெண்)] பால் மறக்கடிக்கப்பட்டு, பின்னர் 5 மாதங்களுக்குத் தாய் எலிகளுக்கு வழங்கப்பட்ட அதே உணவு தொடர்ந்து வழங்கப்பட்டது. குட்டி எலிகள் 5 மாத வயதில் பலியிடப்பட்டு, அவற்றின் குடல் மல உள்ளடக்கங்கள் சேகரிக்கப்பட்டன. அவை ஆரம்பத்தில் 1.5 மில்லி மைக்ரோசென்ட்ரிஃபியூஜ் குழாய்களில் -20°C வெப்பநிலையில் சேமிக்கப்பட்டு, பின்னர் புரவலன் டி.என்.ஏ தீர்ந்து, நுண்ணுயிரி நியூக்ளிக் அமிலங்கள் பிரித்தெடுக்கப்படும் வரை -80°C உறைவிப்பானுக்கு மாற்றப்பட்டன.
மாற்றியமைக்கப்பட்ட நெறிமுறையின்படி (Charalampous et al., 2019) ஹோஸ்ட் டிஎன்ஏ அகற்றப்பட்டது. சுருக்கமாக, மலக் கலவைகள் 500 µl இன்ஹிபிட்எக்ஸ் (Qiagen, Cat#/ID: 19593) க்கு மாற்றப்பட்டு உறைநிலையில் சேமிக்கப்பட்டன. ஒவ்வொரு பிரித்தெடுப்பிற்கும் அதிகபட்சமாக 1-2 மல உருண்டைகளை மட்டுமே செயலாக்கவும். பின்னர், மலக் கலவைகள் குழாயின் உள்ளே ஒரு பிளாஸ்டிக் உலக்கையைப் பயன்படுத்தி இயந்திர முறையில் கூழாக்கப்பட்டு ஒரு கூழ்மமாக உருவாக்கப்பட்டது. மாதிரிகளை 10,000 RCF வேகத்தில் 5 நிமிடங்களுக்கு அல்லது மாதிரிகள் உருண்டையாகும் வரை மையவிலக்கு செய்யவும், பின்னர் மேல்தேங்கிய திரவத்தை உறிஞ்சி, அந்த உருண்டையை 250 µl 1× PBS இல் மீண்டும் கரைக்கவும். யூக்கரியோடிக் செல் சவ்வுகளைத் தளர்த்துவதற்கான ஒரு சலவைப்பொருளாக, மாதிரியுடன் 250 µl 4.4% சப்போனின் கரைசலை (TCI, தயாரிப்பு எண் S0019) சேர்க்கவும். மாதிரிகள் மென்மையாகும் வரை மெதுவாகக் கலக்கப்பட்டு, அறை வெப்பநிலையில் 10 நிமிடங்களுக்கு அடைகாக்கப்பட்டன. அடுத்து, யூக்கரியோடிக் செல்களைச் சிதைப்பதற்காக, மாதிரியுடன் 350 μl நியூக்ளியேஸ்-இல்லாத நீர் சேர்க்கப்பட்டு, 30 விநாடிகள் அடைகாக்கப்பட்டு, பின்னர் 12 μl 5 M NaCl சேர்க்கப்பட்டது. அதன் பிறகு, மாதிரிகள் 5 நிமிடங்களுக்கு 6000 RCF வேகத்தில் மையவிலக்கம் செய்யப்பட்டன. மேல்தேங்கிய திரவத்தை உறிஞ்சி எடுத்துவிட்டு, வீழ்படிவை 100 μl 1X PBS-இல் மீண்டும் கரைக்கவும். ஹோஸ்ட் டிஎன்ஏ-வை அகற்ற, 100 μl HL-SAN பஃபர் (12.8568 கி NaCl, 4 மி.லி 1M MgCl2, 36 மி.லி நியூக்ளியேஸ்-இல்லாத நீர்) மற்றும் 10 μl HL-SAN நொதி (ArticZymes P/N 70910-202) சேர்க்கவும். மாதிரிகள் பிப்பெட்டிங் மூலம் நன்கு கலக்கப்பட்டு, எப்பென்டார்ஃப்™ தெர்மோமிக்சர் C-இல் 37 °C வெப்பநிலையில், 800 rpm வேகத்தில் 30 நிமிடங்களுக்கு அடைகாக்கப்பட்டன. அடைகாத்தலுக்குப் பிறகு, 6000 RCF வேகத்தில் 3 நிமிடங்களுக்கு மையவிலக்கி, 800 µl மற்றும் 1000 µl 1X PBS கொண்டு இருமுறை கழுவப்பட்டது. இறுதியாக, வீழ்படிவு 100 µl 1X PBS-இல் மீண்டும் கரைக்கப்பட்டது.
நியூ இங்கிலாந்து பயோலாப்ஸ் மோனார்க் ஜீனோமிக் டிஎன்ஏ சுத்திகரிப்பு கிட் (நியூ இங்கிலாந்து பயோலாப்ஸ், இப்ஸ்விச், எம்ஏ, கேட்# T3010L) பயன்படுத்தி மொத்த பாக்டீரியல் டிஎன்ஏ பிரித்தெடுக்கப்பட்டது. கிட்டுடன் வழங்கப்படும் நிலையான இயக்க நடைமுறை சற்றே மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளது. இறுதி எலுஷனுக்கான செயல்பாட்டிற்கு முன், நியூக்ளியேஸ் இல்லாத நீரை 60°C வெப்பநிலையில் வைத்துப் பராமரிக்கவும். ஒவ்வொரு மாதிரியிலும் 10 µl புரோட்டினேஸ் K மற்றும் 3 µl RNase A சேர்க்கவும். பின்னர் 100 µl செல் லைசிஸ் பஃபரைச் சேர்த்து மெதுவாகக் கலக்கவும். பின்னர் மாதிரிகள் எப்பென்டார்ஃப்™ தெர்மோமிக்சர் C-இல் 56°C வெப்பநிலையிலும் 1400 rpm வேகத்திலும் குறைந்தது 1 மணி நேரம் முதல் 3 மணி நேரம் வரை அடைகாக்கப்பட்டன. அடைகாக்கப்பட்ட மாதிரிகள் 3 நிமிடங்களுக்கு 12,000 RCF வேகத்தில் மையவிலக்கி சுழற்றப்பட்டன, மேலும் ஒவ்வொரு மாதிரியிலிருந்தும் பெறப்பட்ட மேல்தேங்கிய திரவம், 400 µL பிணைப்புக் கரைசல் கொண்ட ஒரு தனி 1.5 mL மைக்ரோசென்ட்ரிஃபியூஜ் குழாய்க்கு மாற்றப்பட்டது. பின்னர், குழாய்கள் 1 வினாடி இடைவெளியில் 5–10 வினாடிகளுக்கு பல்ஸ் வோர்டெக்ஸ் செய்யப்பட்டன. ஒவ்வொரு மாதிரியின் முழு திரவ உள்ளடக்கத்தையும் (சுமார் 600–700 µL) ஒரு ஃப்ளோ-த்ரூ சேகரிப்புக் குழாயில் வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு ஃபில்டர் கார்ட்ரிட்ஜுக்கு மாற்றவும். ஆரம்ப டிஎன்ஏ பிணைப்பை அனுமதிக்க குழாய்கள் 3 நிமிடங்களுக்கு 1,000 RCF வேகத்தில் மையவிலக்கம் செய்யப்பட்டன, பின்னர் மீதமுள்ள திரவத்தை அகற்ற 1 நிமிடத்திற்கு 12,000 RCF வேகத்தில் மையவிலக்கம் செய்யப்பட்டன. மாதிரி நிரல் ஒரு புதிய சேகரிப்புக் குழாய்க்கு மாற்றப்பட்டு பின்னர் இரண்டு முறை கழுவப்பட்டது. முதல் கழுவலுக்கு, ஒவ்வொரு குழாயிலும் 500 µL வாஷ் பஃபரைச் சேர்க்கவும். குழாயை 3–5 முறை தலைகீழாகத் திருப்பி, பின்னர் 1 நிமிடத்திற்கு 12,000 RCF வேகத்தில் மையவிலக்கம் செய்யவும். சேகரிப்புக் குழாயிலிருந்து திரவத்தை அகற்றிவிட்டு, ஃபில்டர் கார்ட்ரிட்ஜை அதே சேகரிப்புக் குழாயில் மீண்டும் வைக்கவும். இரண்டாவது கழுவலுக்கு, தலைகீழாகத் திருப்பாமல் ஃபில்டரில் 500 µL வாஷ் பஃபரைச் சேர்க்கவும். மாதிரிகள் 12,000 RCF வேகத்தில் 1 நிமிடம் மையவிலக்கம் செய்யப்பட்டன. வடிகட்டியை 1.5 மிலி லோபைண்ட்® குழாய்க்கு மாற்றி, முன்னரே சூடுபடுத்தப்பட்ட நியூக்ளியேஸ் இல்லாத நீரை 100 µL சேர்க்கவும். வடிகட்டிகள் அறை வெப்பநிலையில் 1 நிமிடம் அடைகாக்கப்பட்டு, பின்னர் 12,000 RCF வேகத்தில் 1 நிமிடம் மையவிலக்கம் செய்யப்பட்டன. பிரித்தெடுக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ -80°C வெப்பநிலையில் சேமிக்கப்பட்டது.
Qubit™ 4.0 ஃப்ளூரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ செறிவு அளவிடப்பட்டது. உற்பத்தியாளரின் அறிவுறுத்தல்களின்படி, Qubit™ 1X dsDNA உயர் உணர்திறன் கிட் (Cat. No. Q33231) பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ தயாரிக்கப்பட்டது. Aglient™ 4150 அல்லது 4200 டேப்ஸ்டேஷனைப் பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ துண்டு நீளப் பரவல் அளவிடப்பட்டது. Agilent™ ஜெனோமிக் டிஎன்ஏ ரியேஜென்ட்ஸ் (Cat. No. 5067-5366) மற்றும் ஜெனோமிக் டிஎன்ஏ ஸ்கிரீன்டேப் (Cat. No. 5067-5365) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ தயாரிக்கப்பட்டது. உற்பத்தியாளரின் அறிவுறுத்தல்களின்படி, Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) ரேபிட் பிசிஆர் பார்கோடிங் கிட் (SQK-RPB004) பயன்படுத்தி லைப்ரரி தயாரிப்பு செய்யப்பட்டது. Min106D ஃப்ளோ செல் (R 9.4.1) உடன் கூடிய ONT GridION™ Mk1 சீக்வென்சரைப் பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ வரிசைப்படுத்தப்பட்டது. வரிசைப்படுத்தல் அமைப்புகள் பின்வருமாறு இருந்தன: உயர் துல்லியமான பேஸ் காலிங், குறைந்தபட்ச q மதிப்பு 9, பார்கோடு அமைப்பு மற்றும் பார்கோடு டிரிம். மாதிரிகள் 72 மணி நேரம் வரிசைப்படுத்தப்பட்டன, அதன் பிறகு பேஸ் கால் தரவுகள் மேலதிக செயலாக்கம் மற்றும் பகுப்பாய்விற்காகச் சமர்ப்பிக்கப்பட்டன.
முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட முறைகளைப் பயன்படுத்தி (கிரீன்மேன் மற்றும் பலர், 2024) உயிரித் தகவல் செயலாக்கம் செய்யப்பட்டது. வரிசைப்படுத்துதலில் இருந்து பெறப்பட்ட FASTQ கோப்புகள் ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் கோப்பகங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டன. உயிரித் தகவல் பகுப்பாய்விற்கு முன், தரவுகள் பின்வரும் வழிமுறையைப் பயன்படுத்திச் செயலாக்கப்பட்டன: முதலில், மாதிரிகளின் FASTQ கோப்புகள் ஒரே FASTQ கோப்பாக ஒன்றிணைக்கப்பட்டன. பின்னர், 1000 bp-க்கும் குறைவான நீளமுள்ள ரீடுகள் Filtlong v. 0.2.1-ஐப் பயன்படுத்தி வடிகட்டப்பட்டன; இதில் –min_length 1000 (விக், 2024) என்ற அளவுரு மட்டுமே மாற்றப்பட்டது. மேலும் வடிகட்டுவதற்கு முன், பின்வரும் அளவுருக்களுடன் NanoPlot v. 1.41.3-ஐப் பயன்படுத்தி ரீடின் தரம் கட்டுப்படுத்தப்பட்டது: –fastq –plots dot –N50 -o(டி கோஸ்டர் மற்றும் ரேட்மேக்கர்ஸ், 2023). ஹோஸ்ட்-மாசுபட்ட ரீட்களை அகற்ற, பின்வரும் அளவுருக்களுடன் மினிமேப்2 v. 2.24-r1122-ஐப் பயன்படுத்தி ரீட்கள் சுண்டெலி குறிப்பு மரபணு GRCm39 (GCF_000001635.27) உடன் சீரமைக்கப்பட்டன: -L -ax map-ont(லீ, 2018). உருவாக்கப்பட்ட சீரமைப்பு கோப்புகள், samtools v. 1.16.1 இல் samtools view -b (டானெசெக் மற்றும் பலர்., 2021) ஐப் பயன்படுத்தி BAM வடிவத்திற்கு மாற்றப்பட்டன. பின்னர், சீரமைக்கப்படாத ரீடுகள் samtools view -b -f 4 ஐப் பயன்படுத்தி அடையாளம் காணப்பட்டன, இது இந்த ரீடுகள் ஹோஸ்ட் மரபணுத்தொகுதியைச் சேர்ந்தவை அல்ல என்பதைக் குறிக்கிறது. சீரமைக்கப்படாத ரீடுகள், இயல்புநிலை அளவுருக்களுடன் samtools bam2fq ஐப் பயன்படுத்தி மீண்டும் FASTQ வடிவத்திற்கு மாற்றப்பட்டன. முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி, மேலும் வடிகட்டப்பட்ட ரீடுகளில் நானோபிளாட் மீண்டும் இயக்கப்பட்டது. வடிகட்டிய பிறகு, மெட்டாஜெனாமிக் தரவுகள் metaflye v. 2.8.2-b1689 ஐப் பயன்படுத்தி பின்வரும் அளவுருக்களுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன: –nano-raw–meta (Kolmogorov et al., 2020). மீதமுள்ள அளவுருக்களை அவற்றின் இயல்புநிலை மதிப்புகளில் விட்டுவிடவும். அசெம்பிளிக்குப் பிறகு, வடிகட்டப்பட்ட ரீடுகள் மினிமேப்2 (minimap2) ஐப் பயன்படுத்தி அசெம்பிளிக்கு மேப் செய்யப்பட்டன, மேலும் SAM வடிவத்தில் ஒரு சீரமைப்பு கோப்பை உருவாக்க -ax map-ont அளவுரு பயன்படுத்தப்பட்டது. அசெம்பிளி முதலில் ரேகான் (racon) பதிப்பு 1.4.20 ஐப் பயன்படுத்தி பின்வரும் அளவுருக்களுடன் சுத்திகரிக்கப்பட்டது: -m 8 -x -6 -g -8 -w 500 -u (Vaser et al., 2017). ரேகான் முடிந்த பிறகு, அது மெடாகா (medaka) பதிப்பு 1.7.2 உடன், மெடாகா_கன்சீசஸ் (medaka_consesus) ஐப் பயன்படுத்தி மேலும் சுத்திகரிக்கப்பட்டது, இதில் -m அளவுருவைத் தவிர மற்ற அனைத்து அளவுருக்களும் அவற்றின் இயல்புநிலை மதிப்புகளில் விடப்பட்டன. எங்கள் தரவுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் ஃப்ளோ செல் வேதியியல் மற்றும் உயர்-துல்லியமான பேஸ் காலிங்கைக் குறிப்பிடுவதற்கு -m அளவுரு r941_min_hac_g507 என அமைக்கப்பட்டுள்ளது (nanoporetech/medaka, 2024). வடிகட்டப்பட்ட தரவுகளும் (இனிமேல் நுண்ணுயிரித் தரவுகள் எனக் குறிப்பிடப்படும்) மற்றும் இறுதியாகச் சுத்தப்படுத்தப்பட்ட தொகுப்பும் அடுத்தகட்ட பகுப்பாய்விற்காகப் பயன்படுத்தப்பட்டன.
வகைப்பாட்டியல் வகைப்படுத்தலுக்காக, வாசிப்புகளும் தொகுக்கப்பட்ட கான்டிகளும் Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019) ஐப் பயன்படுத்தி வகைப்படுத்தப்பட்டன. வாசிப்புகளுக்கும் தொகுப்புகளுக்கும் முறையே அறிக்கைகளையும் வெளியீட்டுக் கோப்புகளையும் உருவாக்கவும். வாசிப்புகளையும் தொகுப்புகளையும் பகுப்பாய்வு செய்ய –use-names விருப்பத்தைப் பயன்படுத்தவும். வாசிப்புப் பிரிவுகளுக்கு –gzip-compressed மற்றும் –paired விருப்பங்கள் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. மெட்டாஜீனோம்களில் உள்ள வகைப்பாடுகளின் சார்பு மிகுதி Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017) ஐப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடப்பட்டது. பின்வரும் அளவுருக்களுடன் bracken-build ஐப் பயன்படுத்தி 1000 அடிப்படைகளைக் கொண்ட ஒரு kmer தரவுத்தளத்தை நாங்கள் முதலில் உருவாக்கினோம்: -d-k 35 -l 1000 கட்டமைக்கப்பட்டவுடன், kraken2 ஆல் உருவாக்கப்பட்ட அறிக்கையின் அடிப்படையில் பிராக்கன் இயங்குகிறது மற்றும் பின்வரும் விருப்பங்களைப் பயன்படுத்தி தரவை வடிகட்டுகிறது: -d -I -O-p 1000 -l

அவற்றுள், பகுப்பாய்வு செய்யப்படும் வகைப்பாட்டு நிலையைப் பொறுத்து P, G அல்லது S தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. தவறான நேர்மறை வகைப்பாடுகளின் தாக்கத்தைக் குறைப்பதற்காக, 1e-4 (1/10,000 வாசிப்புகள்) என்ற குறைந்தபட்ச சார்பு மிகுதி வரம்பு ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. புள்ளிவிவரப் பகுப்பாய்விற்கு முன்னர், பிராக்கனால் அறிவிக்கப்பட்ட சார்பு மிகுதிகள் (fraction_total_reads), மையப்படுத்தப்பட்ட மடக்கை-விகித (CLR) உருமாற்றத்தைப் (Aitchison, 1982) பயன்படுத்தி உருமாற்றப்பட்டன. தரவு உருமாற்றத்திற்காக CLR முறை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, ஏனெனில் அது அளவு-மாறாதது மற்றும் அடர்த்தி குறைந்த தரவுத்தொகுப்புகளுக்குப் போதுமானது (Gloor et al., 2017). CLR உருமாற்றம் இயல் மடக்கையைப் பயன்படுத்துகிறது. பிராக்கனால் அறிவிக்கப்பட்ட எண்ணிக்கைத் தரவுகள், சார்பு மடக்கை வெளிப்பாட்டைப் (RLE) (Anders and Huber, 2010) பயன்படுத்தி இயல்பாக்கப்பட்டன. matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 மற்றும் தொடர் மடக்கைகள் (Gloor et al., 2017) ஆகியவற்றின் கலவையைப் பயன்படுத்தி வரைபடங்கள் உருவாக்கப்பட்டன. 0.12.2 மற்றும் stantanotations v. 0.5.0 (ஹண்டர், 2007; வாஸ்கோம், 2021; சார்லியர் மற்றும் பலர், 2022). இயல்பாக்கப்பட்ட பாக்டீரியா எண்ணிக்கையைப் பயன்படுத்தி ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் பேசில்லஸ்/பாக்டீரியாய்டிஸ் விகிதம் கணக்கிடப்பட்டது. அட்டவணைகளில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள மதிப்புகள் 4 தசம இடங்களுக்குச் சுழிக்கப்பட்டுள்ளன. KrakenTools v. 1.2 தொகுப்பில் (லூ மற்றும் பலர், 2022) வழங்கப்பட்டுள்ள alpha_diversity.py ஸ்கிரிப்டைப் பயன்படுத்தி சிம்ப்சன் பன்முகத்தன்மை குறியீடு கணக்கிடப்பட்டது. பிராக்கன் அறிக்கை அந்த ஸ்கிரிப்டில் வழங்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் -an அளவுருவிற்கு சிம்ப்சன் குறியீடு “Si” வழங்கப்பட்டுள்ளது. செறிவில் உள்ள குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள், சராசரி CLR வேறுபாடுகள் ≥ 1 அல்லது ≤ -1 என வரையறுக்கப்பட்டன. ±1 என்ற சராசரி CLR வேறுபாடு, ஒரு மாதிரி வகையின் செறிவில் 2.7 மடங்கு அதிகரிப்பைக் குறிக்கிறது. (+/-) குறியானது, அந்த வகைப்பாட்டு அலகு PPA மாதிரியிலும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரியிலும் முறையே அதிகமாக உள்ளதா என்பதைக் குறிக்கிறது. மான்-விட்னி U சோதனையைப் (விர்டனென் மற்றும் பலர், 2020) பயன்படுத்தி முக்கியத்துவம் தீர்மானிக்கப்பட்டது. ஸ்டாட்ஸ்மாடல்ஸ் பதிப்பு 0.14 (பெஞ்சமினி மற்றும் ஹோச்பெர்க், 1995; சீபோல்ட் மற்றும் பெர்க்டோல்ட், 2010) பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் பல சோதனைகளுக்கான திருத்தத்தைச் செய்ய பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் செயல்முறை பயன்படுத்தப்பட்டது. புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தைத் தீர்மானிப்பதற்கான வரம்பாக, சரிசெய்யப்பட்ட p-மதிப்பு ≤ 0.05 பயன்படுத்தப்பட்டது.
மரங்கா மற்றும் குழுவினரால் (Maranga et al., 2023) விவரிக்கப்பட்ட நெறிமுறையின் மாற்றியமைக்கப்பட்ட பதிப்பைப் பயன்படுத்தி மரபணு குறிப்பீடு மற்றும் சார்பு மிகுதி மதிப்பீடு ஆகியவை செய்யப்பட்டன. முதலில், SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016) ஐப் பயன்படுத்தி அனைத்து அசெம்பிளிகளிலிருந்தும் 500 bp க்கும் குறைவான நீளமுள்ள கான்டிக்கள் அகற்றப்பட்டன. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அசெம்பிளிகள் பின்னர் ஒரு பான்-மெட்டாஜீனோமாக இணைக்கப்பட்டன. திறந்த வாசிப்பு சட்டகங்கள் (ORFs) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3 இன் இணையான பதிப்பு) ஐப் பயன்படுத்தி பின்வரும் அளவுருக்களுடன் அடையாளம் காணப்பட்டன: -d-f gff-i -O-T 24 -p meta -C 10000 (Hyett et al., 2012; Jaenicke, 2024). இதன் விளைவாகக் கிடைத்த நியூக்ளியோடைடு கோப்புகள், முழுமையற்ற மரபணுக்கள் அனைத்தையும் நீக்குவதற்காக பைத்தானைப் பயன்படுத்தி வடிகட்டப்பட்டன. பின்னர், CD-HIT v. 4.8.1 பின்வரும் அளவுருக்களுடன் மரபணுக்களைக் கொத்தாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது: cd-hit-est -i -O-c 0.95 -s 0.85 -aS 0.9 -n 10 -d 256 -M 350000 -T 24 -l 100 -g 1 (ஃபூ மற்றும் பலர், 2012). உருவாக்கப்பட்ட தேவையற்றவை நீக்கப்பட்ட மரபணுப் பட்டியல், மரபணு மிகுதி மற்றும் குறிப்பீட்டை மதிப்பிடுவதற்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது. சார்பு மரபணு மிகுதியானது KMA பதிப்பு 1.4.9 (கிளாசென் மற்றும் பலர், 2018) ஐப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடப்பட்டது. முதலில், பின்வரும் அளவுருக்களுடன் KMA இன்டெக்ஸைப் பயன்படுத்தி ஒரு இன்டெக்ஸ் கோப்பை உருவாக்கவும்: -i -Oபின்னர், பயோஇன்ஃபர்மேட்டிக்ஸ் பைப்லைன் பிரிவில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் நுண்ணுயிரி ரீடுகளுடன் உருவாக்கப்பட்ட குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி, பின்வரும் அளவுருக்களுடன் KMA இயக்கப்பட்டது: -i -O-t_db-bcNano -bc 0.7 -ef -t 24. பின்னர், CLR-ஐப் பயன்படுத்தி மரபணு எண்ணிக்கைகள் இயல்பாக்கப்பட்டன, மேலும் Sci-kit learn-இன் முதன்மைக் கூறுப் பகுப்பாய்வு (PCA) வகுப்பு பயன்படுத்தப்பட்டது (Pedregosa et al., 2011). கணிக்கப்பட்ட மரபணுக் குறிப்பீடு, eggNOG v. 2.1.12-இன் emapper.py ஸ்கிரிப்ட் மற்றும் eggNOG தரவுத்தளப் பதிப்பு 5.0.2-ஐப் பயன்படுத்தி, பின்வரும் அளவுருக்களுடன் தேவையற்ற மரபணுப் பட்டியலில் நிகழ்த்தப்பட்டது: –itype CDS –cpu 24 -i– தரவு பட்டியல்–go_evidence மின்னணு அல்லாத – வெளியீடு– வெளியீட்டு அடைவு–target_orthologs all –seed_ortholog_evalue 0.001 –seed_ortholog_score 60 –query_cover 20 –subject_cover 0 –translate –override –temp_dir(கண்டலாபியட்ரா மற்றும் பலர், 2021). போதுமான டெம்ப்ளேட் கவரேஜ் மற்றும் டெம்ப்ளேட் அடையாளம் (≥ 90%) மற்றும் மிகுதி (ஆழம் ≥ 3) கொண்ட மரபணுக்களைத் தேர்ந்தெடுக்க KMA முடிவுகள் சல்லடை செய்யப்பட்டன. மேலே விவரிக்கப்பட்டபடி CLR-ஐப் பயன்படுத்தி KMA ஆழ முடிவுகள் உருமாற்றப்பட்டன. பின்னர், ஒவ்வொரு மரபணுவின் கான்டிக் மூலத்தைப் பயன்படுத்தி, செயல்பாட்டு விளக்கவுரை மற்றும் வகைப்படுத்தல் முடிவுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட கான்டிக் ஐடிகளுடன் KMA முடிவுகள் ஒப்பிடப்பட்டன. டாக்சாவைப் போலவே, மரபணு மிகுதியில் உள்ள குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள், சராசரி CLR வேறுபாடு ≥ 1 அல்லது ≤ -1 கொண்ட மரபணுக்களாக வரையறுக்கப்பட்டன; இதில் ஒரு குறியீடு (+/-) அந்த மரபணு முறையே PPA அல்லது கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் அதிகமாக இருந்தது என்பதைக் குறிக்கிறது.
மரபணுப் பாதைகளின் செழுமையை ஒப்பிடுவதற்காக, eggNOG-ஆல் ஒதுக்கப்பட்ட கியோட்டோ மரபணுக்கள் மற்றும் மரபணுத்தொகுப்புகளின் கலைக்களஞ்சியத்தின் (KEGG) ஆர்த்தோலாக் (KO) அடையாளங்காட்டிகளின்படி மரபணுக்கள் முதலில் குழுக்களாகப் பிரிக்கப்பட்டன. பகுப்பாய்விற்கு முன், மரபணு நீக்கம் இல்லாத மரபணுக்கள் அல்லது பல மரபணு நீக்கங்களைக் கொண்ட மரபணுக்கள் நீக்கப்பட்டன. பின்னர், ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் ஒவ்வொரு மரபணு நீக்கத்தின் சராசரி செழுமை கணக்கிடப்பட்டு, புள்ளிவிவரப் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. KEGG-இன் படி புரோப்பியோனேட் வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஒரு பங்கைக் குறிக்கும் வகையில், KEGG_Pathway நெடுவரிசையில் ko00640 என்ற வரிசை ஒதுக்கப்பட்ட எந்தவொரு மரபணுவும் PPA வளர்சிதை மாற்ற மரபணுக்களாக வரையறுக்கப்பட்டது. PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடையதாக அடையாளம் காணப்பட்ட மரபணுக்கள் துணை அட்டவணை 1-இல் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). ஒவ்வொரு மாதிரி வகையிலும் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாக இருந்த PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் உற்பத்தி மரபணுக்களை அடையாளம் காண வரிசைமாற்றச் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட ஒவ்வொரு மரபணுவிற்கும் ஆயிரம் வரிசைமாற்றங்கள் செய்யப்பட்டன. புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தைத் தீர்மானிக்க 0.05 என்ற p-மதிப்பு ஒரு வரம்பாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஒரு தொகுப்பிற்குள் உள்ள பிரதிநிதி மரபணுக்களின் விளக்கக்குறிப்புகளின் அடிப்படையில், அத்தொகுப்பிற்குள் உள்ள தனிப்பட்ட மரபணுக்களுக்குச் செயல்பாட்டு விளக்கக்குறிப்புகள் ஒதுக்கப்பட்டன. Kraken2 வெளியீட்டுக் கோப்புகளில் உள்ள தொடர்வரிசை அடையாளங்காட்டிகளை, eggNOG-ஐப் பயன்படுத்திச் செயல்பாட்டு விளக்கக்குறிப்பின் போது தக்கவைக்கப்பட்ட அதே தொடர்வரிசை அடையாளங்காட்டிகளுடன் பொருத்துவதன் மூலம், PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும்/அல்லது PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய வகைப்பாடுகளை அடையாளம் காண முடிந்தது. முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி முக்கியத்துவச் சோதனை செய்யப்பட்டது. பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் செயல்முறையைப் பயன்படுத்திப் பல சோதனைகளுக்கான திருத்தம் செய்யப்பட்டது. புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தைத் தீர்மானிக்க, p-மதிப்பு ≤ 0.05 ஒரு வரம்பாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியின் பன்முகத்தன்மை, சிம்ப்சன் பன்முகத்தன்மை குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடப்பட்டது. பேரினம் மற்றும் சிற்றினப் பன்முகத்தன்மையின் அடிப்படையில், கட்டுப்பாட்டு மற்றும் PPA மாதிரிகளுக்கு இடையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் எதுவும் காணப்படவில்லை (பேரினத்திற்கான p-மதிப்பு: 0.18, சிற்றினத்திற்கான p-மதிப்பு: 0.16) (படம் 1). பின்னர், முதன்மைக் கூறுப் பகுப்பாய்வைப் (PCA) பயன்படுத்தி நுண்ணுயிர்க் கலவை ஒப்பிடப்பட்டது. படம் 2, மாதிரிகளை அவற்றின் தொகுதிகளின்படி குழுவாக்குவதைக் காட்டுகிறது; இது PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் நுண்ணுயிர்த்தொகுதிகளின் சிற்றினக் கலவையில் வேறுபாடுகள் இருந்தன என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்தக் குழுவாக்கம் பேரின மட்டத்தில் குறைவாகவே காணப்பட்டது, இது PPA சில குறிப்பிட்ட பாக்டீரியாக்களைப் பாதிக்கிறது என்பதைக் காட்டுகிறது (துணைப் படம் 1).
படம் 1. எலியின் குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியின் பேரினங்கள் மற்றும் சிற்றினங்களின் ஆல்பா பன்முகத்தன்மை அமைப்பு. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் உள்ள பேரினங்கள் (A) மற்றும் சிற்றினங்களின் (B) சிம்ப்சன் பன்முகத்தன்மை குறியீடுகளைக் காட்டும் பெட்டி வரைபடங்கள். மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி முக்கியத்துவம் தீர்மானிக்கப்பட்டது, மேலும் பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி பன்முகத் திருத்தம் செய்யப்பட்டது. ns, p-மதிப்பு குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை (p>0.05).
படம் 2. சிற்றின மட்டத்தில் எலியின் குடல் நுண்ணுயிர்த் தொகுப்பின் முதன்மைக் கூறுப் பகுப்பாய்வின் முடிவுகள். முதன்மைக் கூறுப் பகுப்பாய்வு வரைபடமானது, மாதிரிகளின் முதல் இரண்டு முதன்மைக் கூறுகளின் பரவலைக் காட்டுகிறது. நிறங்கள் மாதிரி வகையைக் குறிக்கின்றன: PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகள் ஊதா நிறத்திலும், கட்டுப்பாட்டு எலிகள் மஞ்சள் நிறத்திலும் காட்டப்பட்டுள்ளன. முதன்மைக் கூறுகள் 1 மற்றும் 2 முறையே x-அச்சிலும் y-அச்சிலும் குறிக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை அவற்றின் விளக்கப்பட்ட மாறுபாட்டு விகிதமாக வெளிப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
RLE உருமாற்றப்பட்ட எண்ணிக்கைத் தரவைப் பயன்படுத்தி, கட்டுப்பாட்டு மற்றும் PPA எலிகளில் இடைநிலை பாக்டீரியோடெட்டஸ்/பேசில்லி விகிதத்தில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க குறைவு காணப்பட்டது (கட்டுப்பாடு: 9.66, PPA: 3.02; p-மதிப்பு = 0.0011). இந்த வேறுபாடு, கட்டுப்பாட்டு எலிகளுடன் ஒப்பிடும்போது PPA எலிகளில் பாக்டீரியோடெட்டஸ் அதிகமாக இருந்ததால் ஏற்பட்டது, இருப்பினும் இந்த வேறுபாடு குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை (கட்டுப்பாட்டு சராசரி CLR: 5.51, PPA சராசரி CLR: 6.62; p-மதிப்பு = 0.054), அதே சமயம் பாக்டீரியோடெட்டஸ் மிகுதி ஒரே மாதிரியாக இருந்தது (கட்டுப்பாட்டு சராசரி CLR: 7.76, PPA சராசரி CLR: 7.60; p-மதிப்பு = 0.18).
குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியின் வகைப்பாட்டு உறுப்பினர்களின் மிகுதியைப் பகுப்பாய்வு செய்ததில், PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் 1 தொகுதி மற்றும் 77 சிற்றினங்கள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் வேறுபட்டன என்பது தெரியவந்தது (துணை அட்டவணை 2). PPA மாதிரிகளில் 59 சிற்றினங்களின் மிகுதியானது கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளை விட குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாக இருந்தது, அதேசமயம் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் 16 சிற்றினங்களின் மிகுதி மட்டுமே PPA மாதிரிகளை விட அதிகமாக இருந்தது (படம் 3).
படம் 3. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியில் உள்ள வகைப்பாடுகளின் வேறுபட்ட மிகுதி. எரிமலை வரைபடங்கள் PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையே பேரினங்கள் (A) அல்லது சிற்றினங்களின் (B) மிகுதியில் உள்ள வேறுபாடுகளைக் காட்டுகின்றன. சாம்பல் நிறப் புள்ளிகள் வகைப்பாடுகளின் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு இல்லை என்பதைக் குறிக்கின்றன. வண்ணப் புள்ளிகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு ≤ 0.05). மாதிரி வகைகளுக்கு இடையே மிகுதியில் மிகப்பெரிய வேறுபாடுகளைக் கொண்ட முதல் 20 வகைப்பாடுகள் முறையே சிவப்பு மற்றும் வெளிர் நீல நிறத்தில் (கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகள்) காட்டப்பட்டுள்ளன. மஞ்சள் மற்றும் ஊதா நிறப் புள்ளிகள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளை விட கட்டுப்பாட்டு அல்லது PPA மாதிரிகளில் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்தன. கருப்புப் புள்ளிகள், -1 மற்றும் 1-க்கு இடையில் சராசரி CLR வேறுபாடுகளுடன், குறிப்பிடத்தக்க வேறுபட்ட மிகுதிகளைக் கொண்ட வகைப்பாடுகளைக் குறிக்கின்றன. P மதிப்புகள் மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டு, பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி பல சோதனைகளுக்காக சரிசெய்யப்பட்டன. தடித்த எழுத்துக்களில் உள்ள சராசரி CLR வேறுபாடுகள் மிகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன.
குடல் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பை ஆய்வு செய்த பிறகு, நாங்கள் மைக்ரோபயோமின் செயல்பாட்டு விளக்கத்தை மேற்கொண்டோம். தரம் குறைந்த மரபணுக்களை வடிகட்டிய பிறகு, அனைத்து மாதிரிகளிலும் மொத்தம் 378,355 தனித்துவமான மரபணுக்கள் அடையாளம் காணப்பட்டன. இந்த மரபணுக்களின் உருமாற்றப்பட்ட செறிவானது முதன்மைக் கூறு பகுப்பாய்விற்கு (PCA) பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் அதன் முடிவுகள், மாதிரி வகைகளின் செயல்பாட்டு விவரங்களின் அடிப்படையில் அவை அதிக அளவில் குழுமமாகியிருப்பதைக் காட்டின (படம் 4).
படம் 4. எலியின் குடல் நுண்ணுயிரித் தொகுப்பின் செயல்பாட்டு விவரக்குறிப்பைப் பயன்படுத்திப் பெறப்பட்ட PCA முடிவுகள். PCA வரைபடமானது, மாதிரிகளின் முதல் இரண்டு முதன்மைக் கூறுகளின் பரவலைக் காட்டுகிறது. நிறங்கள் மாதிரி வகையைக் குறிக்கின்றன: PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகள் ஊதா நிறத்திலும், கட்டுப்பாட்டு எலிகள் மஞ்சள் நிறத்திலும் காட்டப்பட்டுள்ளன. முதன்மைக் கூறுகள் 1 மற்றும் 2 முறையே x-அச்சிலும் y-அச்சிலும் குறிக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை அவற்றின் விளக்கப்பட்ட மாறுபாட்டு விகிதமாக வெளிப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
அடுத்து, வெவ்வேறு மாதிரி வகைகளில் KEGG மரபணு நீக்கங்களின் செறிவை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். மொத்தம் 3648 தனித்துவமான மரபணு நீக்கங்கள் அடையாளம் காணப்பட்டன, அவற்றில் 196 கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளிலும், 106 PPA மாதிரிகளிலும் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாகக் காணப்பட்டன (படம் 5). கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் மொத்தம் 145 மரபணுக்களும், PPA மாதிரிகளில் 61 மரபணுக்களும் கண்டறியப்பட்டன, அவற்றின் செறிவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் இருந்தன. கொழுப்பு மற்றும் அமினோசர்க்கரை வளர்சிதை மாற்றம் தொடர்பான பாதைகள் PPA மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாகச் செறிவூட்டப்பட்டிருந்தன (துணை அட்டவணை 3). நைட்ரஜன் வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் கந்தகத் தொடர் அமைப்புகள் தொடர்பான பாதைகள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாகச் செறிவூட்டப்பட்டிருந்தன (துணை அட்டவணை 3). அமினோசர்க்கரை/நியூக்ளியோடைடு வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K21279) மற்றும் இனோசிட்டால் பாஸ்பேட் வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K07291) தொடர்பான மரபணுக்களின் செறிவு PPA மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாக இருந்தது (படம் 5). கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் பென்சோயேட் வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K22270), நைட்ரஜன் வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K00368) மற்றும் கிளைகோலிசிஸ்/குளுகோனியோஜெனெசிஸ் (ko:K00131) தொடர்பான மரபணுக்கள் கணிசமாக அதிகமாக இருந்தன (படம் 5).
படம் 5. PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியில் செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் (KOs) வேறுபட்ட செறிவு. எரிமலை வரைபடம் செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் (KOs) செறிவில் உள்ள வேறுபாடுகளைக் காட்டுகிறது. சாம்பல் நிறப் புள்ளிகள், மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் செறிவு குறிப்பிடத்தக்க அளவு வேறுபடாத (p-மதிப்பு > 0.05) செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் குறிக்கின்றன. வண்ணப் புள்ளிகள் செறிவில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் (p-மதிப்பு ≤ 0.05) குறிக்கின்றன. மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் செறிவில் மிகப்பெரிய வேறுபாடுகளைக் கொண்ட 20 செயல்பாட்டுக் குழுக்கள், முறையே கட்டுப்பாட்டு மற்றும் PPA மாதிரிகளுக்கு ஏற்ப, சிவப்பு மற்றும் வெளிர் நீல நிறங்களில் காட்டப்பட்டுள்ளன. மஞ்சள் மற்றும் ஊதா நிறப் புள்ளிகள், முறையே கட்டுப்பாட்டு மற்றும் PPA மாதிரிகளில் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்த செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் குறிக்கின்றன. கருப்புப் புள்ளிகள், -1 மற்றும் 1-க்கு இடையில் சராசரி CLR வேறுபாடுகளைக் கொண்ட, குறிப்பிடத்தக்க அளவு வேறுபட்ட செறிவுகளைக் கொண்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் குறிக்கின்றன. P மதிப்புகள் மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டு, பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி பல ஒப்பீடுகளுக்காக சரிசெய்யப்பட்டன. NaN என்பது, அந்தக் செயல்பாட்டுக் குழு KEGG-இல் உள்ள ஒரு வழித்தடத்தைச் சேர்ந்தது அல்ல என்பதைக் குறிக்கிறது. தடித்த எழுத்துக்களில் உள்ள சராசரி CLR வேறுபாட்டு மதிப்புகள், செறிவில் உள்ள குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன. பட்டியலிடப்பட்ட KO-க்கள் சார்ந்திருக்கும் வழித்தடங்கள் குறித்த விரிவான தகவல்களுக்கு, துணை அட்டவணை 3-ஐப் பார்க்கவும்.
குறிக்கப்பட்ட மரபணுக்களில், 1601 மரபணுக்கள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு வேறுபட்ட செறிவுகளைக் கொண்டிருந்தன (p ≤ 0.05), ஒவ்வொரு மரபணுவும் குறைந்தபட்சம் 2.7 மடங்கு அதிகமாகக் காணப்பட்டது. இந்த மரபணுக்களில், 4 மரபணுக்கள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளிலும், 1597 மரபணுக்கள் PPA மாதிரிகளிலும் அதிகமாகக் காணப்பட்டன. PPA நுண்ணுயிரெதிர்ப்புப் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதால், மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் உற்பத்தி மரபணுக்களின் செறிவுகளை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். 1332 PPA வளர்சிதை மாற்றம் தொடர்பான மரபணுக்களில், 27 மரபணுக்கள் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளிலும், 12 மரபணுக்கள் PPA மாதிரிகளிலும் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிகமாகக் காணப்பட்டன. 223 PPA உற்பத்தி தொடர்பான மரபணுக்களில், 1 மரபணு PPA மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிகமாகக் காணப்பட்டது. படம் 6A, PPA வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ள மரபணுக்களின் அதிக செறிவை மேலும் நிரூபிக்கிறது, இது கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக செறிவையும் பெரிய விளைவு அளவுகளையும் கொண்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் படம் 6B, PPA மாதிரிகளில் காணப்பட்ட குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக செறிவைக் கொண்ட தனிப்பட்ட மரபணுக்களை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
படம் 6. எலியின் குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியில் PPA-தொடர்புடைய மரபணுக்களின் வேறுபட்ட செழுமை. எரிமலை வரைபடங்கள் PPA வளர்சிதை மாற்றம் (A) மற்றும் PPA உற்பத்தி (B) ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் செழுமையில் உள்ள வேறுபாடுகளைச் சித்தரிக்கின்றன. சாம்பல் நிறப் புள்ளிகள், மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் செழுமையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு இல்லாத மரபணுக்களைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு > 0.05). வண்ணப் புள்ளிகள் செழுமையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் குறிக்கின்றன (p-மதிப்பு ≤ 0.05). செழுமையில் மிகப்பெரிய வேறுபாடுகளைக் கொண்ட 20 மரபணுக்கள் முறையே சிவப்பு மற்றும் வெளிர் நீல நிறத்தில் (கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகள்) காட்டப்பட்டுள்ளன. மஞ்சள் மற்றும் ஊதா நிறப் புள்ளிகளின் செழுமையானது, கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளை விட கட்டுப்பாடு மற்றும் PPA மாதிரிகளில் குறைந்தது 2.7 மடங்கு அதிகமாக இருந்தது. கருப்புப் புள்ளிகள், -1 மற்றும் 1-க்கு இடையில் சராசரி CLR வேறுபாடுகளைக் கொண்ட, குறிப்பிடத்தக்க வேறுபட்ட செழுமைகளைக் கொண்ட மரபணுக்களைக் குறிக்கின்றன. P மதிப்புகள் மான்-விட்னி U சோதனையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டு, பெஞ்சமினி-ஹோச்பெர்க் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி பல ஒப்பீடுகளுக்காக சரிசெய்யப்பட்டன. மரபணுக்கள், தேவையற்றவை நீக்கப்பட்ட மரபணுப் பட்டியலில் உள்ள பிரதிநிதித்துவ மரபணுக்களுக்கு ஒத்திருக்கின்றன. மரபணுப் பெயர்கள், KO மரபணுவைக் குறிக்கும் KEGG சின்னத்தைக் கொண்டிருக்கும். தடித்த எழுத்துக்களில் உள்ள சராசரி CLR வேறுபாடுகள், குறிப்பிடத்தக்க அளவு வேறுபட்ட செறிவுகளைக் குறிக்கின்றன. ஒரு கோடு (-) குறியானது, KEGG தரவுத்தளத்தில் அந்த மரபணுவிற்கான சின்னம் இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது.
கான்டிக்குகளின் வகைப்பாட்டு அடையாளத்தை மரபணுவின் கான்டிக் ஐடியுடன் பொருத்துவதன் மூலம், PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும்/அல்லது உற்பத்தி தொடர்பான மரபணுக்களைக் கொண்ட வகைப்பாடுகள் அடையாளம் காணப்பட்டன. பேரின மட்டத்தில், 130 பேரினங்கள் PPA வளர்சிதை மாற்றம் தொடர்பான மரபணுக்களையும், 61 பேரினங்கள் PPA உற்பத்தி தொடர்பான மரபணுக்களையும் கொண்டிருப்பது கண்டறியப்பட்டது (துணை அட்டவணை 4). இருப்பினும், எந்தப் பேரினமும் எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் காட்டவில்லை (p > 0.05).
சிற்றின மட்டத்தில், 144 பாக்டீரியா சிற்றினங்கள் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களையும், 68 பாக்டீரியா சிற்றினங்கள் PPA உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களையும் கொண்டிருப்பது கண்டறியப்பட்டது (துணை அட்டவணை 5). PPA வளர்சிதை மாற்றிகளில், எட்டு பாக்டீரியாக்கள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் அவற்றின் எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்புகளைக் காட்டின, மேலும் அவை அனைத்தும் அவற்றின் விளைவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களைக் காட்டின (துணை அட்டவணை 6). எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்ட, அடையாளம் காணப்பட்ட அனைத்து PPA வளர்சிதை மாற்றிகளும் PPA மாதிரிகளில் அதிக எண்ணிக்கையில் காணப்பட்டன. சிற்றின-நிலை வகைப்பாடு, மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் வேறுபடாத பேரினங்களின் பிரதிநிதிகளை வெளிப்படுத்தியது. இதில் பல பாக்டீராய்ட்ஸ் மற்றும் ரூமினோகாக்கஸ் சிற்றினங்கள், அத்துடன் டன்கேனியா டுபாய்ஸ், மிக்ஸோபாக்டீரியம் என்டெரிகா, மோனோகாக்கஸ் பெக்டினோலிட்டிகஸ் மற்றும் அல்கலிஜென்ஸ் பாலிமார்பா ஆகியவை அடங்கும். PPA-ஐ உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களில், நான்கு பாக்டீரியாக்கள் மாதிரி வகைகளுக்கு இடையில் அவற்றின் எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் காட்டின. எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்ட சிற்றினங்களில் பாக்டீராய்ட்ஸ் நோவோரோசி, டன்கேனியா டுபாய்ஸ், மிக்ஸோபாக்டீரியம் என்டெரிடிடிஸ் மற்றும் ரூமினோகாக்கஸ் போவிஸ் ஆகியவை அடங்கும்.
இந்த ஆய்வில், எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரிகளின் மீது PPA வெளிப்பாட்டின் விளைவுகளை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். PPA ஆனது பாக்டீரியாக்களில் வெவ்வேறு எதிர்வினைகளைத் தூண்டக்கூடும், ஏனெனில் அது சில இனங்களால் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, மற்ற இனங்களால் உணவு ஆதாரமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அல்லது நுண்ணுயிரெதிர்ப்பு விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, உணவுச் சேர்ப்பு மூலம் குடல் சூழலில் இதைச் சேர்ப்பது, சகிப்புத்தன்மை, பாதிப்புக்குள்ளாகும் தன்மை மற்றும் அதை ஒரு ஊட்டச்சத்து ஆதாரமாகப் பயன்படுத்தும் திறன் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து வெவ்வேறு விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும். உணர்திறன் மிக்க பாக்டீரியா இனங்கள் அகற்றப்பட்டு, PPA-க்கு அதிக எதிர்ப்புத்திறன் கொண்ட அல்லது அதை உணவு ஆதாரமாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய இனங்களால் மாற்றப்படலாம், இது குடல் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. எங்கள் முடிவுகள் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்தின, ஆனால் ஒட்டுமொத்த நுண்ணுயிரிகளின் பன்முகத்தன்மையில் எந்த விளைவும் இல்லை. மிகப்பெரிய விளைவுகள் இனங்கள் மட்டத்தில் காணப்பட்டன, PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் 70-க்கும் மேற்பட்ட வகைப்பாடுகள் எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்டிருந்தன (துணை அட்டவணை 2). PPA-க்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட மாதிரிகளின் அமைப்பை மேலும் மதிப்பீடு செய்ததில், வெளிப்படுத்தப்படாத மாதிரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது நுண்ணுயிரிகளின் இனங்களில் அதிக பன்முகத்தன்மை இருப்பது தெரியவந்தது. இது, PPA ஆனது பாக்டீரியாக்களின் வளர்ச்சிப் பண்புகளை மேம்படுத்தக்கூடும் என்றும், PPA நிறைந்த சூழல்களில் உயிர்வாழக்கூடிய பாக்டீரியாக்களின் எண்ணிக்கையைக் கட்டுப்படுத்தக்கூடும் என்றும் சுட்டிக்காட்டுகிறது. எனவே, PPA குடல் நுண்ணுயிரி பன்முகத்தன்மையில் பரவலான சீர்குலைவை ஏற்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முறையில் மாற்றங்களைத் தூண்டக்கூடும்.
PPA போன்ற உணவுப் பாதுகாப்பிகள், ஒட்டுமொத்த பன்முகத்தன்மையைப் பாதிக்காமல், குடல் நுண்ணுயிரிக் கூறுகளின் செறிவை மாற்றுவதாக முன்னர் காட்டப்பட்டுள்ளது (நாக்பால் மற்றும் பலர், 2021). இங்கே, PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகளில் கணிசமாகச் செறிவூட்டப்பட்டிருந்த, பாக்டீரியோடெட்டஸ் (முன்னர் பாக்டீரியோடெட்டஸ் என அறியப்பட்டது) தொகுதியினுள் உள்ள பாக்டீரியோடெட்டஸ் இனங்களுக்கிடையிலான மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். பாக்டீரியோடெட்டஸ் இனங்களின் அதிகரித்த செறிவானது, சளிச் சிதைவு அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையது, இது தொற்று அபாயத்தை அதிகரித்து, அழற்சியை ஊக்குவிக்கக்கூடும் (கார்னிக் மற்றும் பலர், 2015; தேசாய் மற்றும் பலர், 2016; பென்சோல் மற்றும் பலர், 2019). ஒரு ஆய்வில், பாக்டீராய்ட்ஸ் ஃபிராகிலிஸ் (Bacteroides fragilis) மூலம் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட பிறந்த ஆண் எலிகள், ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறை (ASD) நினைவூட்டும் சமூக நடத்தைகளை வெளிப்படுத்தின (கார்மெல் மற்றும் பலர், 2023). மேலும், பாக்டீராய்ட்ஸ் இனங்கள் நோயெதிர்ப்பு செயல்பாட்டை மாற்றி, தன்னுடல் தாக்க அழற்சி இதயத்தசை நோய்க்கு (autoimmune inflammatory cardiomyopathy) வழிவகுக்கும் என்று பிற ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன (கில்-க்ரூஸ் மற்றும் பலர், 2019). ரூமினோகாக்கஸ் (Ruminococcus), ப்ரிவோடெல்லா (Prevotella), மற்றும் பாராபாக்டீராய்ட்ஸ் (Parabacteroides) பேரினங்களைச் சேர்ந்த இனங்களும் PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகளில் கணிசமாக அதிகரித்திருந்தன (கோரெட்டி மற்றும் பலர், 2018). சில ரூமினோகாக்கஸ் இனங்கள், அழற்சியைத் தூண்டும் சைட்டோகைன்களை (proinflammatory cytokines) உற்பத்தி செய்வதன் மூலம் கிரோன் நோய் (Crohn's disease) போன்ற நோய்களுடன் தொடர்புடையவை (ஹென்கே மற்றும் பலர், 2019). அதே சமயம், ப்ரிவோடெல்லா ஹுமானி (Prevotella humani) போன்ற ப்ரிவோடெல்லா இனங்கள், உயர் இரத்த அழுத்தம் மற்றும் இன்சுலின் உணர்திறன் போன்ற வளர்சிதை மாற்ற நோய்களுடன் தொடர்புடையவை (பெடர்சன் மற்றும் பலர், 2016; லி மற்றும் பலர், 2017). இறுதியாக, கட்டுப்பாட்டு எலிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகளில் பாக்டீரியோடெட்டஸ் (முன்னர் ஃபிர்மிகியூட்ஸ் என அறியப்பட்டது) மற்றும் பாக்டீரியோடெட்டஸ் ஆகியவற்றின் விகிதம் கணிசமாகக் குறைவாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தோம். இதற்குக் காரணம், பாக்டீரியோடெட்டஸ் இனங்களின் மொத்த எண்ணிக்கை அதிகமாக இருந்ததே ஆகும். இந்த விகிதம் குடல் சமநிலையின் ஒரு முக்கியக் குறியீடாக முன்னர் காட்டப்பட்டுள்ளது. மேலும், இந்த விகிதத்தில் ஏற்படும் சீர்குலைவுகள், அழற்சி குடல் நோய்கள் (ஸ்டோஜனோவ் மற்றும் பலர், 2020) உட்பட பல்வேறு நோய்களுடன் தொடர்புடையவை (டர்பின் மற்றும் பலர், 2016; டேகேசாவா மற்றும் பலர், 2021; ஆன் மற்றும் பலர், 2023). ஒட்டுமொத்தமாக, பாக்டீரியோடெட்டஸ் தொகுதியைச் சேர்ந்த இனங்கள், உணவில் சேர்க்கப்படும் PPA-வின் அளவால் மிகவும் கடுமையாகப் பாதிக்கப்படுவதாகத் தெரிகிறது. இது PPA-வை அதிக அளவில் தாங்கிக்கொள்ளும் திறன் அல்லது PPA-வை ஒரு ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்தும் திறன் காரணமாக இருக்கலாம். இது, ஹோய்லெசெல்லா எனோசியா (Hoylesella enocea) என்ற குறைந்தபட்சம் ஒரு இனத்திற்காவது உண்மையாக இருப்பது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது (ஹிட்ச் மற்றும் பலர், 2022). மாற்றாக, தாய்வழி PPA வெளிப்பாடு, எலிக் குட்டிகளின் குடலை பாக்டீரியோடெட்டஸ் குடியேற்றத்திற்கு அதிக பாதிப்புக்குள்ளாக்குவதன் மூலம் கருவின் வளர்ச்சியை மேம்படுத்தக்கூடும்; இருப்பினும், எங்கள் ஆய்வு வடிவமைப்பு அத்தகைய மதிப்பீட்டை அனுமதிக்கவில்லை.
மெட்டாஜீனோம் உள்ளடக்க மதிப்பீடு, PPA வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் உற்பத்தியுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் செறிவில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்தியது. PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகள் PPA உற்பத்திக்குக் காரணமான மரபணுக்களின் அதிக செறிவைக் கொண்டிருந்தன, அதேசமயம் PPA-க்கு உட்படுத்தப்படாத எலிகள் PAA வளர்சிதை மாற்றத்திற்குக் காரணமான மரபணுக்களின் அதிக செறிவைக் கொண்டிருந்தன (படம் 6). இந்த முடிவுகள், நுண்ணுயிரிக் கலவையின் மீதான PPA-வின் விளைவு அதன் பயன்பாட்டினால் மட்டுமே ஏற்படுவதில்லை என்பதைக் காட்டுகின்றன. அவ்வாறு இருந்திருந்தால், PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகளின் குடல் நுண்ணுயிரித் தொகுப்பில் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் செறிவு அதிகமாக இருந்திருக்க வேண்டும். இதற்கான ஒரு விளக்கம் என்னவென்றால், PPA ஆனது பாக்டீரியாக்களால் ஒரு ஊட்டச்சத்தாகப் பயன்படுத்தப்படுவதன் மூலம் அல்லாமல், முதன்மையாக அதன் நுண்ணுயிரெதிர்ப்பு விளைவுகள் மூலமாகவே பாக்டீரியாக்களின் செறிவை நிர்ணயிக்கிறது. முந்தைய ஆய்வுகள், PPA ஆனது சால்மோனெல்லா டைஃபிமூரியம் பாக்டீரியாவின் வளர்ச்சியை அதன் அளவைப் பொறுத்துத் தடுக்கிறது என்பதைக் காட்டியுள்ளன (ஜேக்கப்சன் மற்றும் பலர், 2018). அதிக செறிவுகளில் PPA-க்கு உட்படுவது, அதன் நுண்ணுயிரெதிர்ப்புப் பண்புகளை எதிர்க்கும் பாக்டீரியாக்களைத் தேர்ந்தெடுக்கக்கூடும், மேலும் அவை PPA-வை வளர்சிதை மாற்றம் செய்யவோ அல்லது உற்பத்தி செய்யவோ இயலாதவையாக இருக்கலாம். உதாரணமாக, பல பாராபாக்டீராய்டஸ் இனங்கள் PPA மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக எண்ணிக்கையில் காணப்பட்டன, ஆனால் PPA வளர்சிதை மாற்றம் அல்லது உற்பத்தி தொடர்பான எந்த மரபணுக்களும் கண்டறியப்படவில்லை (துணை அட்டவணைகள் 2, 4, மற்றும் 5). மேலும், நொதித்தலின் ஒரு துணை விளைபொருளாக PPA உற்பத்தி என்பது பல்வேறு பாக்டீரியாக்களிடையே பரவலாகக் காணப்படுகிறது (கோன்சலஸ்-கார்சியா மற்றும் பலர், 2017). கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் PPA வளர்சிதை மாற்றம் தொடர்பான மரபணுக்கள் அதிக எண்ணிக்கையில் இருப்பதற்கு, பாக்டீரியாவின் அதிக பன்முகத்தன்மையே காரணமாக இருக்கலாம் (அவெரினா மற்றும் பலர், 2020). மேலும், 1332 மரபணுக்களில் 27 (2.14%) மட்டுமே பிரத்தியேகமாக PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களாகக் கணிக்கப்பட்டன. PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய பல மரபணுக்கள் மற்ற வளர்சிதை மாற்றப் பாதைகளிலும் ஈடுபட்டுள்ளன. இது, கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் PPA வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ள மரபணுக்களின் எண்ணிக்கை அதிகமாக இருந்ததை மேலும் நிரூபிக்கிறது; இந்த மரபணுக்கள், PPA-வை ஒரு துணை விளைபொருளாகப் பயன்படுத்தவோ அல்லது உருவாக்கவோ செய்யாத பாதைகளில் செயல்படக்கூடும். இந்த நிலையில், PPA உருவாக்கத்துடன் தொடர்புடைய ஒரே ஒரு மரபணு மட்டுமே மாதிரி வகைகளுக்கு இடையே எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் காட்டியது. PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களுக்கு மாறாக, PPA உற்பத்திக்கான குறிப்பான் மரபணுக்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன, ஏனெனில் அவை PPA உற்பத்திக்கான பாக்டீரியா பாதையில் நேரடியாக ஈடுபட்டுள்ளன. PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகளில், அனைத்து இனங்களிலும் PPA-ஐ உற்பத்தி செய்யும் எண்ணிக்கையும் திறனும் கணிசமாக அதிகரித்திருப்பது கண்டறியப்பட்டது. இது, PPA-க்கள் PPA-ஐ உற்பத்தி செய்யும் மரபணுக்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும் என்ற கணிப்பை ஆதரிக்கிறது, எனவே PPA உற்பத்தித் திறன் அதிகரிக்கும் என்றும் கணிக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், மரபணு எண்ணிக்கைக்கும் மரபணு வெளிப்பாட்டிற்கும் இடையே நேரடித் தொடர்பு இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை; எனவே, கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளில் PPA வளர்சிதை மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய மரபணுக்களின் எண்ணிக்கை அதிகமாக இருந்தாலும், அவற்றின் வெளிப்பாட்டு விகிதம் வேறுபடலாம் (ஷி மற்றும் பலர், 2014). PPA-ஐ உற்பத்தி செய்யும் மரபணுக்களின் பரவலுக்கும் PPA உற்பத்திக்கும் இடையிலான தொடர்பை உறுதிப்படுத்த, PPA உற்பத்தியில் ஈடுபட்டுள்ள மரபணுக்களின் வெளிப்பாடு குறித்த ஆய்வுகள் தேவைப்படுகின்றன.
PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மெட்டாஜீனோம்களின் செயல்பாட்டு விளக்கமானது சில வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்தியது. மரபணு உள்ளடக்கத்தின் PCA பகுப்பாய்வானது, PPA மற்றும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளுக்கு இடையில் தனித்தனி கொத்துக்களை வெளிப்படுத்தியது (படம் 5). மாதிரிக்குள்ளான கொத்துப்பிரித்தலானது, கட்டுப்பாட்டு மரபணு உள்ளடக்கம் மிகவும் பன்முகத்தன்மை வாய்ந்ததாகவும், PPA மாதிரிகள் ஒன்றாகக் கொத்தாக அமைந்ததையும் வெளிப்படுத்தியது. மரபணு உள்ளடக்கத்தின் அடிப்படையிலான கொத்துப்பிரித்தலானது, சிற்றினக் கலவையின் அடிப்படையிலான கொத்துப்பிரித்தலுடன் ஒப்பிடத்தக்கதாக இருந்தது. இவ்வாறு, வழித்தடங்களின் மிகுதியில் உள்ள வேறுபாடுகள், அவற்றுக்குள் இருக்கும் குறிப்பிட்ட சிற்றினங்கள் மற்றும் திரிபுகளின் மிகுதியில் ஏற்படும் மாற்றங்களுடன் ஒத்துப்போகின்றன. PPA மாதிரிகளில், குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக மிகுதியைக் கொண்ட இரண்டு வழித்தடங்கள் அமினோசர்க்கரை/நியூக்ளியோடைடு சர்க்கரை வளர்சிதை மாற்றம் (ko:K21279) மற்றும் பல கொழுப்பு வளர்சிதை மாற்ற வழித்தடங்களுடன் (ko:K00647, ko:K03801; துணை அட்டவணை 3) தொடர்புடையவையாக இருந்தன. ko:K21279 உடன் தொடர்புடைய மரபணுக்கள், PPA மாதிரிகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக எண்ணிக்கையிலான சிற்றினங்களைக் கொண்ட பேரினங்களில் ஒன்றான பாக்டீராய்டஸ் பேரினத்துடன் தொடர்புடையவை என அறியப்படுகிறது. இந்த நொதியானது காப்சுலர் பாலிசாக்கரைடுகளை வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் நோயெதிர்ப்புத் துலங்கலைத் தவிர்க்கும் திறன் கொண்டது (வாங் மற்றும் பலர், 2008). PPA-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட எலிகளில் காணப்பட்ட பாக்டீரியாய்டீட்டுகளின் அதிகரிப்புக்கு இது காரணமாக இருக்கலாம். இது PPA நுண்ணுயிர்த்தொகுதியில் காணப்பட்ட அதிகரித்த கொழுப்பு அமிலத் தொகுப்பை நிறைவு செய்கிறது. பாக்டீரியாக்கள் கொழுப்பு அமிலங்களை உற்பத்தி செய்ய FASIIko:K00647 (fabB) வழித்தடத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது புரவலரின் வளர்சிதை மாற்ற வழித்தடங்களைப் பாதிக்கக்கூடும் (யாவோ மற்றும் ராக், 2015; ஜான்சன் மற்றும் பலர், 2020), மேலும் கொழுப்பு வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் நரம்பு வளர்ச்சியில் ஒரு பங்கைக் கொண்டிருக்கலாம் (யு மற்றும் பலர், 2020). PPA மாதிரிகளில் அதிகரித்த அளவில் காணப்பட்ட மற்றொரு வழித்தடம் ஸ்டீராய்டு ஹார்மோன் உயிர் தொகுப்பு (ko:K12343) ஆகும். குடல் நுண்ணுயிர்த்தொகுதியின் ஹார்மோன் அளவுகளைப் பாதிக்கும் திறனுக்கும், ஹார்மோன்களால் பாதிக்கப்படும் திறனுக்கும் இடையே ஒரு தலைகீழ் தொடர்பு உள்ளது என்பதற்கு வளர்ந்து வரும் சான்றுகள் உள்ளன, இதனால் உயர்ந்த ஸ்டீராய்டு அளவுகள் பிற்கால சுகாதார விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும் (டெட்டெல் மற்றும் பலர், 2018).
இந்த ஆய்வில் சில வரம்புகளும் கவனிக்கத்தக்க விஷயங்களும் உள்ளன. ஒரு முக்கியமான வேறுபாடு என்னவென்றால், நாங்கள் விலங்குகளுக்கு உடலியல் மதிப்பீடுகளைச் செய்யவில்லை. எனவே, மைக்ரோபயோமில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் ஏதேனும் நோயுடன் தொடர்புடையதா என்பதை நேரடியாக முடிவு செய்ய இயலாது. மற்றொரு கவனிக்கத்தக்க விஷயம் என்னவென்றால், இந்த ஆய்வில் உள்ள எலிகளுக்கு அவற்றின் தாய்மார்களுக்கு அளிக்கப்பட்ட அதே உணவுதான் அளிக்கப்பட்டது. PPA நிறைந்த உணவிலிருந்து PPA இல்லாத உணவிற்கு மாறுவது, மைக்ரோபயோமில் அதன் விளைவுகளை மேம்படுத்துகிறதா என்பதை எதிர்கால ஆய்வுகள் தீர்மானிக்கக்கூடும். பல ஆய்வுகளைப் போலவே, எங்கள் ஆய்வின் ஒரு வரம்பு, வரையறுக்கப்பட்ட மாதிரி அளவாகும். சரியான முடிவுகளை எடுக்க முடிந்தாலும், முடிவுகளைப் பகுப்பாய்வு செய்யும்போது ஒரு பெரிய மாதிரி அளவு அதிக புள்ளிவிவர வலிமையை வழங்கும். குடல் மைக்ரோபயோமில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கும் எந்தவொரு நோய்க்கும் இடையிலான தொடர்பு குறித்து முடிவுகளை எடுப்பதில் நாங்கள் எச்சரிக்கையாக இருக்கிறோம் (யாப் மற்றும் பலர், 2021). வயது, பாலினம் மற்றும் உணவுமுறை உள்ளிட்ட குழப்பமான காரணிகள் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பை கணிசமாக பாதிக்கக்கூடும். சிக்கலான நோய்களுடன் குடல் மைக்ரோபயோமின் தொடர்பு குறித்து இலக்கியங்களில் காணப்படும் முரண்பாடுகளை இந்தக் காரணிகள் விளக்கக்கூடும் (ஜான்சன் மற்றும் பலர், 2019; லாகோட் மற்றும் நாசர், 2023). உதாரணமாக, ASD உள்ள விலங்குகள் மற்றும் மனிதர்களில் பாக்டீரியோடெட்டஸ் (Bacteroidetes) பேரினத்தின் உறுப்பினர்கள் அதிகரித்திருப்பது அல்லது குறைந்திருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). இதேபோல், அழற்சி குடல் நோய்கள் உள்ள நோயாளிகளின் குடல் அமைப்பு குறித்த ஆய்வுகள், ஒரே வகைப்பாடுகளில் அதிகரிப்புகளையும் குறைப்புகளையும் கண்டறிந்துள்ளன (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). பாலினப் பாரபட்சத்தின் தாக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த, வேறுபாடுகள் பெரும்பாலும் உணவால் தூண்டப்பட்டவை என்பதை உறுதிசெய்ய, இரு பாலினத்தவருக்கும் சமமான பிரதிநிதித்துவத்தை உறுதிசெய்ய முயன்றோம். செயல்பாட்டு விளக்கக்குறிப்பின் ஒரு சவால், தேவையற்ற மரபணு வரிசைகளை நீக்குவதாகும். தவறான தொகுப்பாக்கத்தை நீக்குவதற்கு, எங்கள் மரபணு தொகுப்பாக்க முறைக்கு 95% வரிசை அடையாளம், 85% நீள ஒற்றுமை மற்றும் 90% சீரமைப்பு வரம்பு தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், சில சந்தர்ப்பங்களில், ஒரே விளக்கக்குறிப்புகளைக் கொண்ட COG-களை (எ.கா., MUT) நாங்கள் கண்டறிந்தோம் (படம் 6). இந்த ஆர்த்தோலாக்குகள் தனித்துவமானவையா, குறிப்பிட்ட பேரினங்களுடன் தொடர்புடையவையா, அல்லது இது மரபணுத் தொகுப்பு அணுகுமுறையின் வரம்பா என்பதைத் தீர்மானிக்க மேலதிக ஆய்வுகள் தேவைப்படுகின்றன. செயல்பாட்டு விளக்கத்தின் மற்றொரு வரம்பு, தவறாக வகைப்படுத்தப்படுவதற்கான சாத்தியம் ஆகும்; பாக்டீரிய மரபணுவான mmdA, புரோப்பியோனேட் தொகுப்பில் ஈடுபடும் ஒரு அறியப்பட்ட நொதியாகும், ஆனால் KEGG அதை புரோப்பியோனேட் வளர்சிதை மாற்றப் பாதையுடன் தொடர்புபடுத்துவதில்லை. இதற்கு மாறாக, scpB மற்றும் mmcD ஆர்த்தோலாக்குகள் தொடர்புடையவை. மரபணு மிகுதியை மதிப்பிடும்போது, ​​நியமிக்கப்பட்ட நாக்அவுட்கள் இல்லாத அதிக எண்ணிக்கையிலான மரபணுக்கள், PPA-தொடர்புடைய மரபணுக்களை அடையாளம் காண இயலாமைக்கு வழிவகுக்கலாம். எதிர்கால ஆய்வுகள் மெட்டாடிரான்ஸ்கிரிப்டோம் பகுப்பாய்விலிருந்து பயனடையும், இது குடல் நுண்ணுயிரிகளின் செயல்பாட்டுப் பண்புகள் பற்றிய ஆழமான புரிதலை வழங்கவும், மரபணு வெளிப்பாட்டை சாத்தியமான பின்தொடர் விளைவுகளுடன் இணைக்கவும் உதவும். குறிப்பிட்ட நரம்பியல் வளர்ச்சிக் கோளாறுகள் அல்லது அழற்சி குடல் நோய்கள் தொடர்பான ஆய்வுகளுக்கு, நுண்ணுயிரிக் கூட்டமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களை இந்தக் கோளாறுகளுடன் இணைக்க, விலங்குகளின் உடலியல் மற்றும் நடத்தை மதிப்பீடுகள் தேவைப்படுகின்றன. நுண்ணுயிரிக் கூட்டமைப்பு நோயின் ஒரு காரணியா அல்லது பண்பா என்பதைத் தீர்மானிக்க, கிருமிகளற்ற எலிகளில் குடல் நுண்ணுயிரிக் கூட்டமைப்பை மாற்று அறுவை சிகிச்சை செய்யும் கூடுதல் ஆய்வுகளும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
சுருக்கமாக, உணவில் உள்ள PPA குடல் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பை மாற்றும் ஒரு காரணியாகச் செயல்படுகிறது என்பதை நாங்கள் நிரூபித்தோம். PPA என்பது FDA-ஆல் அங்கீகரிக்கப்பட்ட ஒரு பதப்படுத்தும் பொருளாகும், இது பல்வேறு உணவுகளில் பரவலாகக் காணப்படுகிறது. நீண்டகாலம் வெளிப்படும்போது, ​​இது குடலில் உள்ள இயல்பான நுண்ணுயிரிகளின் சமநிலையின்மைக்கு வழிவகுக்கும். பல பாக்டீரியாக்களின் எண்ணிக்கையில் மாற்றங்களைக் கண்டறிந்தோம், இது PPA குடல் நுண்ணுயிரிகளின் அமைப்பைப் பாதிக்கக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகிறது. நுண்ணுயிரிகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், சில வளர்சிதை மாற்றப் பாதைகளின் அளவுகளில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது புரவலரின் ஆரோக்கியத்திற்குத் தொடர்புடைய உடலியல் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். உணவில் உள்ள PPA-இன் விளைவுகள் நுண்ணுயிரிகளின் சமநிலையின்மை அல்லது பிற நோய்களுக்கு வழிவகுக்குமா என்பதைத் தீர்மானிக்க மேலும் ஆய்வுகள் தேவை. குடல் அமைப்பில் PPA-இன் விளைவுகள் மனித ஆரோக்கியத்தை எவ்வாறு பாதிக்கக்கூடும் என்பது குறித்த எதிர்கால ஆய்வுகளுக்கு இந்த ஆய்வு அடித்தளமிடுகிறது.
இந்த ஆய்வில் வழங்கப்பட்டுள்ள தரவுத்தொகுப்புகள் இணையக் களஞ்சியங்களில் கிடைக்கின்றன. களஞ்சியத்தின் பெயர் மற்றும் அணுகல் எண்: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
இந்த விலங்கு ஆய்வானது, மத்திய புளோரிடா பல்கலைக்கழகத்தின் நிறுவன விலங்கு பராமரிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டுக் குழுவால் (UCF-IACUC) அங்கீகரிக்கப்பட்டது (விலங்கு பயன்பாட்டு அனுமதி எண்: PROTO202000002). இந்த ஆய்வு உள்ளூர் சட்டங்கள், விதிமுறைகள் மற்றும் நிறுவனத் தேவைகளுக்கு இணங்குகிறது.
NG: கருத்தாக்கம், தரவுத் தொகுப்பு, முறையான பகுப்பாய்வு, ஆய்வு, வழிமுறை, மென்பொருள், காட்சிப்படுத்தல், எழுதுதல் (அசல் வரைவு), எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்). LA: கருத்தாக்கம், தரவுத் தொகுப்பு, வழிமுறை, வளங்கள், எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்). SH: முறையான பகுப்பாய்வு, மென்பொருள், எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்). SA: ஆய்வு, எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்). தலைமை நீதிபதி: ஆய்வு, எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்). SN: கருத்தாக்கம், திட்ட நிர்வாகம், வளங்கள், மேற்பார்வை, எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்). TA: கருத்தாக்கம், திட்ட நிர்வாகம், மேற்பார்வை, எழுதுதல் (மதிப்பாய்வு மற்றும் திருத்தம்).
இந்தக் கட்டுரையின் ஆராய்ச்சி, ஆக்கம் மற்றும்/அல்லது வெளியீட்டிற்காகத் தாங்கள் எந்தவிதமான நிதி உதவியையும் பெறவில்லை என்று ஆசிரியர்கள் அறிவித்துள்ளனர்.
சாத்தியமான நல முரண்பாடாகக் கருதப்படக்கூடிய எந்தவொரு வணிக அல்லது நிதி உறவுகளும் இன்றி இந்த ஆய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டதாக ஆசிரியர்கள் அறிவிக்கின்றனர். பொருந்தாது.
இந்தக் கட்டுரையில் வெளிப்படுத்தப்பட்டுள்ள அனைத்துக் கருத்துக்களும் ஆசிரியர்களுடையவை மட்டுமே; அவை அவர்களின் நிறுவனங்கள், பதிப்பகங்கள், ஆசிரியர்கள் அல்லது மதிப்பாய்வாளர்களின் கருத்துக்களைப் பிரதிபலிக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. இந்தக் கட்டுரையில் மதிப்பீடு செய்யப்பட்ட எந்தவொரு தயாரிப்புகளுக்கும், அல்லது அவற்றின் உற்பத்தியாளர்களால் கூறப்படும் எந்தவொரு கூற்றுகளுக்கும், பதிப்பகத்தால் உத்தரவாதம் அளிக்கப்படவில்லை அல்லது ஒப்புதல் வழங்கப்படவில்லை.
இந்தக் கட்டுரைக்கான துணைப் பொருட்களை ஆன்லைனில் காணலாம்: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
அப்தெல்லி எல்.எஸ், சம்சம் 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
ஐட்சன், ஜே. (1982). கலவைத் தரவுகளின் புள்ளியியல் பகுப்பாய்வு. ஜேஆர் ஸ்டாட் சொக் செர் பி மெத்தடோல். 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
ஆன் ஜே, குவோன் எச், கிம் ஒய்ஜே (2023). மார்பகப் புற்றுநோய்க்கான ஒரு ஆபத்துக் காரணியாக ஃபிர்மிகியூட்ஸ்/பாக்டீரியாய்டிஸ் விகிதம். ஜர்னல் ஆஃப் கிளினிக்கல் மெடிசின், 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
ஆண்டர்ஸ் எஸ்., ஹூபர் டபிள்யூ. (2010). வரிசை எண்ணிக்கை தரவுகளின் வேறுபட்ட வெளிப்பாட்டுப் பகுப்பாய்வு. நேச்சர் பிரிவென்ஷன். 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
ஏஞ்சலிஸ், எம்.டி., பிக்கோலோ, எம்., வன்னினி, எல்., சிராசா, எஸ்., ஜியாகோமோ, ஏ.டி., செர்ரஸானெட்டி, டி.ஐ., மற்றும் பலர். (2013). ஆட்டிசம் மற்றும் வேறுவிதமாகக் குறிப்பிடப்படாத பரவலான வளர்ச்சிக் குறைபாடு உள்ள குழந்தைகளில் மல நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் வளர்சிதை மாற்றத்தொகுப்பு. ப்ளோஸ் ஒன் 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
அவெரினா ஓவி, கோவ்டன் ஏஎஸ், போலியாகோவா எஸ்ஐ, சவிலோவா ஏஎம், ரெப்ரிகோவ் டிவி, டானிலென்கோ விஎன் (2020). ஆட்டிசம் ஸ்பெக்ட்ரம் கோளாறுகள் உள்ள இளம் குழந்தைகளில் குடல் நுண்ணுயிரிகளின் பாக்டீரியல் நியூரோமெட்டபாலிக் பண்புகள். ஜர்னல் ஆஃப் மெடிக்கல் மைக்ரோபயாலஜி 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
பாகுவேரோ எஃப்., நோம்பெலா கே. (2012). மனித உறுப்பாக நுண்ணுயிர்த்தொகுதி. மருத்துவ நுண்ணுயிரியல் மற்றும் தொற்று 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
பௌர் டி., டர்ரே பி. (2023). புரோப்பியோனிக் அமிலத்தை உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களின் உடலியல் குறித்த புதிய பார்வைகள்: அனரோடிக்னம் புரோப்பியோனிகம் மற்றும் அனரோடிக்னம் நியோபுரோப்பியோனிகம் (முன்னர் கிளாஸ்ட்ரிடியம் புரோப்பியோனிகம் மற்றும் கிளாஸ்ட்ரிடியம் நியோபுரோப்பியோனிகம்). மைக்ரோஆர்கானிசம்ஸ் 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
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 சோதனைகளுக்கான ஒரு நடைமுறை மற்றும் திறமையான அணுகுமுறை. ஜேஆர் ஸ்டாட் சொக் செர் பி மெத்தடோல். 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x