マイクロバイオームと宿主との関連

植物や動物は複雑な微生物群集、すなわちマイクロバイオームを宿しており、これらの宿主と微生物の関連は、相互に有益な共生関係から、宿主の生物学を微妙な形で形成する関係まで多岐にわたります。

Definition

マイクロバイオームとは、特定の宿主または生息環境に関連する微生物の群集であり、宿主との関連とは、微生物と植物または動物の宿主との間の、相利共生から片利共生まで多岐にわたる共生関係を指します。

Scope

このトピックでは、宿主または環境に関連する微生物群集としてのマイクロバイオームの概念、宿主関連群集の多様性と機能、窒素固定根粒や反芻動物の腸内群集などの古典的な共生関係、シーケンスによってマイクロバイオームを特徴付けるために使用される方法、および微生物パートナーが宿主の栄養、発達、防御にどのように影響するかという一般原則について扱います。

Core questions

• マイクロバイオームとは何か、そしてどのように特徴付けられるのか？
• 微生物群集は植物や動物の宿主とどのように関連しているのか？
• 宿主関連微生物はどのような機能を提供しているのか？
• シーケンス法はマイクロバイオームの構成をどのように明らかにするのか？

Key concepts

• マイクロバイオームの概念
• 相利共生、片利共生、および共生
• 窒素固定および腸内共生
• シーケンスに基づく群集プロファイリング
• 宿主機能への微生物の貢献

Key theories

培養非依存型マイクロバイオーム解析

宿主または環境サンプルから直接マーカー遺伝子および全群集をシーケンスすることにより、培養することなくマイクロバイオームの構成が明らかになり、宿主と微生物の関連の研究が変革されました。

Mechanisms

宿主関連微生物は特定の組織や表面に定着し、そこで宿主や他の微生物と相互作用します。多くの共生関係において、微生物は宿主が実行できない機能を提供します。例えば、マメ科植物の窒素固定や草食動物の腸内での植物材料の消化などであり、一方、宿主は栄養と生息環境を提供します。マイクロバイオームは、群集DNAを抽出し、マーカー遺伝子または全ゲノムをシーケンスすることによって特徴付けられ、その構成と機能的潜在能力が明らかにされます。

Clinical relevance

宿主関連微生物群集は、植物や動物の栄養、発達、有害微生物による定着への抵抗性に貢献しており、マイクロバイオームの研究は、農業、環境科学、および微生物群集が宿主の生物学にどのように関連するかについての研究に情報を提供します。

History

ベイエリンクらによって研究されたマメ科植物の根粒における窒素固定のような共生の古典的な研究は、微生物が宿主と不可欠なパートナーシップを形成することを確立しました。その後、ペースらのアプローチに基づいて発展した培養非依存型シーケンスは、複雑なマイクロバイオームの体系的な研究を可能にしました。

Key figures

• Norman Pace
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• pace1997
• madigan2018

Frequently asked questions

マイクロバイオームと微生物群集の違いは何ですか？

微生物群集とは、共有環境内で相互作用する微生物のあらゆる集合体を指します。マイクロバイオームは通常、特定の宿主または生息環境に関連する群集を指し、しばしばその集合的な遺伝子と機能と合わせて考慮されます。