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Genética afeta funções do microbioma intestinal

Pesquisadores da Universidade Cornell conseguiram mostrar vários casos em que a composição genética do hospedeiro humano afetou diretamente o desempenho funcional do microbioma intestinal

Julien Tromeur via Pixabay

Fonte

Universidade Cornell

Data

sexta-feira, 22 abril 2022 11:35

Áreas

Bioinformática. Ciência de Dados. Genética. Metabolismo. Microbiologia. Modelagem Matemática.

Uma nova pesquisa de cientistas da Universidade Cornell, nos Estados Unidos, está explorando como a genética humana afeta as funções do microbioma intestinal e está expandindo a conscientização sobre o papel que a genética humana desempenha na formação do microbioma.

Os trilhões de organismos individuais que constituem o microbioma intestinal de uma pessoa impactam a função metabólica e a saúde geral. O que ainda não está claro é como e em que medida o microbioma intestinal é, por sua vez, moldado pelo genoma de seu hospedeiro humano.

A Dra. Ilana Brito, professora da Escola de Engenharia Biomédica da Universidade Cornell, e seus colegas adotaram uma nova abordagem para examinar as interações genéticas hospedeiro-microbioma e foram capazes de mostrar vários casos em que a composição genética do hospedeiro humano afetou diretamente o desempenho funcional do microbioma intestinal.

O artigo científico foi publicado recentemente na revista Scientific Reports. O estudo foi uma colaboração que combinou o conhecimento da Dra. Ilana Brito sobre o microbioma com a experiência em variação genética do Dr. Andrew Clark, professor de Genética Populacional na Faculdade de Artes e Ciências de Cornell, e com a experiência em metodologia estatística do Dr. Martin Wells, professor de Ciências Estatísticas no Departamento de Estatística e Ciência de Dados da Universidade Cornell.

“Quando uma doença ou fenótipo é causado por uma única mutação genética, pode ser um processo relativamente simples encontrar o gene responsável”, disse a Dra. Ilana Brito. Mas com a mesma frequência, um conjunto inteiro de genes pode interagir para resultar em uma doença ou outra expressão fenotípica, um mecanismo muito mais complexo. Dentro do genoma humano existem muitas variações sequenciais de pessoa para pessoa e até mesmo dentro de cromossomos pareados da mesma pessoa.

Quando uma variação é produzida pela substituição de um único nucleotídeo, isso é chamado de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP). Usando uma abordagem computacional e de modelagem única, a equipe da Dra. Ilana Brito conseguiu identificar SNPs que se correlacionavam com traços, distúrbios e cânceres associados ao microbioma. Em outras palavras, eles foram capazes de mostrar efeitos diretos do genoma humano nas funções do microbioma intestinal.

“Associar a variação no genoma humano com a variação no microbioma intestinal tem sido complicado porque as variantes do genoma humano estão correlacionadas umas com as outras e podem ter funções relacionadas, e as espécies de bactérias no intestino também não são independentes umas das outras”, explicou o professor Andrew Clark.

A novidade do estudo foi fazer uso dessa estrutura nos dados: os pesquisadores concentraram-se na função do microbioma intestinal em vez da composição genética de cada espécie na aglomeração de organismos que forma o microbioma; eles analisaram amplas coleções de genes humanos e seus efeitos sobre as funções do microbioma em vez de examinar genes únicos; e usaram um novo tipo de estratégia para modelar a distribuição de funções e espécies dentro do intestino humano.

Os modelos anteriores não são adequados para as características comuns aos conjuntos de dados de sequenciamento metagenômico. O Dr. Martin Wells introduziu a ideia de usar a distribuição de Tweedie – um tipo de modelagem de probabilidades – para considerar dessas características.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Cornell (em inglês).

Fonte: Chris Dawson, Universidade Cornell. Imagem: Julien Tromeur via Pixabay.

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