文獻鏈接：Single-cell transcriptomics across 2,534 microbial species reveals functional heterogeneity in the rumen microbiome
發表期刊：《Cell》
影響因子：45.5
時間：2024年5月
1. 腸道真菌的分離培養和測序
135 個健康人的糞便樣本 用于 真菌培養
12,453 真菌被分離培養獲得，744例培養的菌株被用來做全基因組測序（基于18s和ITS的初步結果）
獲得了760個組裝基因組（鑒定出16個具有多個基因組的分離株，進一步將其分為32個基因組）
獲得69個未被報道的新基因組
在CGF中，我們確定了三個主要的真菌門：子囊菌門(32個科，156個物種，644個基因組）、擔子菌門（9個科，36個物種，85個基因組）和黏菌門（6個科，14個物種，31個基因組）。除了常見的黏膜富集真菌如念珠菌和釀酒酵母外，本CGF目錄還包括多種與腔道相關的真菌，包括曲霉和枝孢霉。盡管腔道相關真菌在腸道中活性不高，但我們的基因組水平功能分析顯示，其中一些主要屬于盤菌綱的真菌可能發揮關鍵代謝作用。
2. CGF基因組功能性分析
cultivated gut fungi (CGF)
publicly available human-associated fungi (PHF)
3. 真菌基因在人類腸道中的適應性
碳水化合物活性酶(CAZymes)
與其他真菌譜系相比，Pezizomycotina物種編碼的多樣化CAZyme比例顯著更高.具體來說，這些真菌表達了大量的植物細胞壁降解酶（PCWDEs），這些酶以纖維素、半纖維素、淀粉和果膠為目標.
4. CGF種屬在體外過程產生的初級代謝物特征
根據基因功能分析，用代謝組的方式對此驗證（代謝水平是否與基因功能正相關）
5. 腸道真菌的宏基因組數據的參考基因組
創建真菌參考基因組數據庫對于準確測量糞便宏基因組數據集中真菌群落的組成具有重要意義。
作者開發了用于真菌的比對算法，適用于基因組資源較少，尤其是豐度較低的真菌
通過構建一個真菌基因組參考數據庫，開發先進的算法作為準確的定量工具，旨在挖掘腸道真菌菌群的特征以及與常見疾病的潛在聯系
6. 腸道真菌群的多樣性和結構組成與常見疾病相關聯
在中國人群中所有調查樣本中，患病個體的香農多樣性指數顯著低于健康對照組
鑒于不同疾病中真菌組變化的程度各不相同，作者接下來確定這些變化是否在不同疾病之間表現出獨特或重疊的模式。
7. 共享或疾病特異性的真菌標志物
腸道真菌對疾病的影響可能更多地通過次級代謝體而不是初級代謝體來體現。
觀察到帕金森病（PD）、痛風、系統性紅斑狼瘡和艾滋病感染患者的糞便宏基因組中總SMGC基因豐度顯著增加，與健康個體相比，這突顯了真菌次級代謝在這些疾病相關代謝特征形成中的潛在作用。
8. 通過全球樣本和動物實驗探索IBD相關腸道真菌
通過調用公共數據集分析疾病組和對照組，多變量分析顯示，疾病狀態對不同數據集中的總體真菌組成具有微弱但顯著的影響。
在每個數據集中進行疾病與對照比較，可識別出大量與IBD相關的真菌特征，包括15個科、24個屬和44個種（Wilcoxon秩和檢驗，q < 0.05）
為了驗證IBD的腸道真菌標志物，選擇了九種培養菌株（兩個富集IBD、四個缺乏IBD和三個非顯著物種），通過口服移植到野生型小鼠體內，以評估其對硫酸葡聚糖鈉（DSS）誘導的結腸炎的生物學效應。
觀察結腸炎相關癥狀，如疾病活動指數（DAI）和結腸長度
推測3種保護型的菌種，其物種發酵制備的總代謝物存在緩解小鼠DSS誘導結腸炎方面的潛力，代謝組學驗證：真菌衍生的非環狀倍半萜通過激活法尼醇X受體（FXR）來減輕實驗性結腸炎（可能通過類似的機制發揮作用），因為在真菌移植無菌和野生型小鼠的結腸組織中觀察到FXR靶基因（即Fgf15和Shp）表達顯著上調
后記
當前的一系列CGFs及其相應的基因組和代謝組數據集，代表了一種尚未充分利用的資源，可以用于進一步研究人類腸道真菌組的生態和功能。
文章的研究結果來自大規模糞便宏基因組數據集，揭示了腸道真菌組與多種常見人類疾病之間的重要聯系
