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トキシン-アンチトキシン系。ヒト腸内細菌叢の分類学的解析のためのツール
Toxin-Antitoxin Systems: A Tool for Taxonomic Analysis of Human Intestinal Microbiota.
PMID: 32545455 DOI: 10.3390/toxins12060388.
抄録
ヒト消化管マイクロバイオータ（HGM）は、細菌種や菌株の豊富な多様性で知られています。しかし、多くの研究では、家族レベルでのHGMの特徴付けにとどまっている。これは主に、HGMの高分解能プロファイリングのための適切な方法が不足しているためである。HGMの菌株の多様性を特徴づける一つの方法は、菌株特異的な機能マーカーを探すことである。ここでは、type II toxin-antitoxin systems (TAS)を用いることを提案する。HGM中のTASシステムを同定するために、我々は以前にTAGMAというソフトウェアを開発した。このソフトウェアは、乳酸菌やビフィズス菌のTASシステムであるMazEFとRelBEを検出するために設計されていた。本研究では、これまでに作成した遺伝子カタログを更新し、489種49属に属する1346株の細菌を対象に、新たにソフトウェアのテストを行った。また、20の糞便サンプルのゲノム配列を決定し、TAGMAを用いて解析を行った。菌株レベルでは若干の違いが見られたが、他の古典的な解析ソフトとの間では特に菌種の違いは見られなかった。これらの結果は、更新されたII型TASをコードする遺伝子のカタログを、コンピュータ支援によるHGMの種と株の特徴付けのための有用なツールとして使用することを支持するものである。
The human gastrointestinal microbiota (HGM) is known for its rich diversity of bacterial species and strains. Yet many studies stop at characterizing the HGM at the family level. This is mainly due to lack of adequate methods for a high-resolution profiling of the HGM. One way to characterize the strain diversity of the HGM is to look for strain-specific functional markers. Here, we propose using type II toxin-antitoxin systems (TAS). To identify TAS systems in the HGM, we previously developed the software TAGMA. This software was designed to detect the TAS systems, MazEF and RelBE, in lactobacilli and bifidobacteria. In this study, we updated the gene catalog created previously and used it to test our software anew on 1346 strains of bacteria, which belonged to 489 species and 49 genera. We also sequenced the genomes of 20 fecal samples and analyzed the results with TAGMA. Although some differences were detected at the strain level, the results showed no particular difference in the bacterial species between our method and other classic analysis software. These results support the use of the updated catalog of genes encoding type II TAS as a useful tool for computer-assisted species and strain characterization of the HGM.