Subiecte

Abstract

Opțiuni de acces

Abonați-vă la Jurnal

Obțineți acces complet la jurnal timp de 1 an

doar 4,60 EUR pe număr

Toate prețurile sunt prețuri NET.
TVA va fi adăugat mai târziu în casă.

Închiriați sau cumpărați articol

Obțineți acces limitat la timp sau la articol complet pe ReadCube.

Toate prețurile sunt prețuri NET.

gaba

Disponibilitatea datelor

Secvența ARNr 16S și datele genomului pentru KLE1738 sunt disponibile de la NCBI (MH636586 și respectiv PRJNA482656). Datele secvenței American Gut sunt disponibile de la EBI sub aderarea ERP012803. Datele fMRI sunt disponibile la discreția M.J.D. Toate celelalte date care susțin rezultatele acestui studiu sunt disponibile de la autorul relevant la cerere.

Referințe

Fung, T. C., Olson, C. A. & Hsiao, E. Y. Interacțiuni între microbiota, sistemul imunitar și sistemul nervos în sănătate și boală. Nat. Neuroști. 20, 145–155 (2017).

Browne, H. P. și colab. Cultivarea microbiotei umane „neculturabile” dezvăluie taxoni noi și sporulare extinsă. Natură 533, 543–546 (2016).

Lagier, J. C. și colab. Renașterea culturii în microbiologie prin exemplul culturomicii pentru a studia microbiota intestinului uman. Clin. Microbiol. Rev. 28, 237–264 (2015).

Lagkouvardos, I., Overmann, J. & Clavel, T. Microbii cultivați reprezintă o fracțiune substanțială din microbiota intestinului uman și al șoarecelui. Microbi buni 8, 493–503 (2017).

D’Onofrio, A. și colab. Sideroforii din organismele vecine promovează creșterea bacteriilor necultive. Chem. Biol. 17, 254–264 (2010).

Fenn, K. și colab. Chinonele sunt factori de creștere pentru microbiota intestinului uman. Microbiom 5, 161 (2017).

Carlier, J. P., Bedora-Faure, M., K’Ouas, G., Alauzet, C. & Mory, F. Propunere de unificare Clostridium orbiscindens Winter și colab. 1991 și Eubacterium plautii (Seguin 1928) Hofstad și Aasjord 1982, cu descrierea lui Flavonifractor plautii gen. nov., pieptene. noiembrie și reatribuirea Bacteroides capillosus la Capseus pseudoflavonifractor gen. nov., pieptene. noiembrie. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 60, 585–590 (2010).

Claring, K. și colab. Intestinimonas butyriciproducens gen. nov., fl. nov., o bacterie producătoare de butirat din intestinul șoarecelui. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 63, 4606–4612 (2013).

Yarza, P. și colab. Unirea clasificării bacteriilor și archaea cultivate și necultive folosind secvențe genice 16S ARNr. Nat. Rev. Microbiol. 12, 635–645 (2014).

Fodor, A. A. și colab. „Cel mai dorit” impozit de la microbiomul uman pentru secvențierea întregului genom. Plus unu 7, e41294 (2012).

Lagkouvardos, I. și colab. IMNGS: o resursă deschisă cuprinzătoare de profiluri microbiene 16S rARN procesate pentru studii de ecologie și diversitate. Știință. reprezentant. 6, 33721 (2016).

Goodman, A. L. și colab. Colecții extinse de culturi de microbiote intestinale umane caracterizate și manipulate la șoareci gnotobiotici. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 108, 6252–6257 (2011).

Deutscher, J., Francke, C. & Postma, P. W. Cum fosforilarea proteinelor legate de sistem fosfotransferază reglează metabolismul carbohidraților în bacterii. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 70, 939–1031 (2006).

Feehily, C. și Karatzas, K. A. Rolul metabolismului glutamatului în răspunsurile bacteriene față de stresul acid și alte. J. Appl. Microbiol. 114, 11-24 (2013).

Hardman, J. K. și Stadtman, T. C. Metabolismul omega-aminoacizilor. I. Fermentarea acidului gamma-aminobutiric prin Clostridium aminobutyricum n. sp. J. Bacteriol. 79, 544–548 (1960).

Fallingborg, J. pH-ul intraluminal al tractului gastro-intestinal uman. Dan. Med. Taur. 46, 183–196 (1999).

Aziz, R. K. și colab. Serverul RAST: adnotări rapide folosind tehnologia subsistemelor. BMC Genomics 9, 75 (2008).

Bateman, A. și colab. UniProt: un hub pentru informații despre proteine. Acizi nucleici Res. 43, D204 - D212 (2015).

McDonald, D. și colab. American gut: o platformă deschisă pentru cercetarea științei cetățenilor în domeniul microbiomului. mSystems 3, e00031-18 (2018).

Sneath, P. H. Principiile taxonomiei bacteriene. Proc. R. Soc. Med. 65, 851–852 (1972).

Arkin, A. P. și colab. Departamentul Statelor Unite ale Americii pentru baza de cunoaștere a biologiei sistemelor energetice. Nat. Biotehnologie. 36, 566-569 (2018).

Ni, Y., Li, J. și Panagiotou, G. Un peisaj la nivel molecular al interacțiunilor microbiomului dietetic-intestinal: către intervenții dietetice care vizează genele bacteriene. mBio 6, e01263-15 (2015).

Haas, B. J. și colab. Reconstrucția secvenței transcriptului de novo din ARN-seq utilizând platforma Trinity pentru generarea și analiza referințelor. Nat. Protoc. 8, 1494–1512 (2013).

Matsumoto, M. și colab. Absorbția colonică a metaboliților cu greutate moleculară mică influențați de microbiomul intestinal: un studiu pilot. Plus unu 12, e0169207 (2017).

van Berlo, C. L. și colab. Producerea acidului gamma-aminobutiric în intestinul subțire și gros al șobolanilor Wistar normali și fără germeni. Influența aportului alimentar și a florei intestinale. Gastroenterologie 93, 472–479 (1987).

Fujisaka, S. și colab. Dieta, genetica și microbiomul intestinal determină modificări dinamice ale metaboliților din plasmă. Rep. Celulei. 22, 3072–3086 (2018).

Luscher, B., Shen, Q. & Sahir, N. Ipoteza deficitului GABAergic al tulburării depresive majore. Mol. Psihiatrie 16, 383–406 (2011).

Davidson, R. J., Pizzagalli, D., Nitschke, J. B. și Putnam, K. Depresia: perspective din neuroștiința afectivă. Annu. Rev. Psihol. 53, 545–574 (2002).

Greicius, M. D., Krasnow, B., Reiss, A. L. și Menon, V. Conectivitatea funcțională în creierul în repaus: o analiză de rețea a ipotezei modului implicit. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 100, 253–258 (2003).

Greicius, M. D. și colab. Conectivitate funcțională în stare de repaus în depresia majoră: contribuții anormale crescute de la cortexul cingulat subgenual și talamus. Biol. Psihiatrie 62, 429–437 (2007).

Sheline, Y. I. și colab. Rețeaua de mod implicit și procesele auto-referențiale în depresie. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 106, 1942–1947 (2009).

Liston, C. și colab. Mecanismele de rețea în mod implicit ale stimulării magnetice transcraniene în depresie. Biol. Psihiatrie 76, 517–526 (2014).

Koechlin, E. și Hyafil, A. Funcția prefrontală anterioară și limitele luării deciziilor umane. Ştiinţă 318, 594–598 (2007).

Wager, T. D., Davidson, M. L., Hughes, B. L., Lindquist, M. A. & Ochsner, K. N. Căi prefrontale - subcorticale care mediază reglarea emoțiilor de succes. Neuron 59, 1037-1050 (2008).

Tillisch, K. și colab. Structura creierului și răspunsul la stimulii emoționali în legătură cu profilurile microbiene intestinale la femeile sănătoase. Psihosom. Med. 79, 905–913 (2017).

Hassan, A. M. și colab. Dieta bogată în grăsimi induce un comportament asemănător depresiei la șoareci asociat cu modificări ale microbiomului, neuropeptidei Y și metabolomului creierului. Nutr. Neuroști. https://doi.org/10.1080/1028415X.2018.1465713 (2018).

Bravo, J. A. și colab. Ingerarea de Lactobacillus tulpina reglează comportamentul emoțional și expresia receptorului central GABA la un șoarece prin nervul vag. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 108, 16050–16055 (2011).

Janik, R. și colab. Spectroscopia prin rezonanță magnetică dezvăluie oral Lactobacillus promovarea creșterilor creierului GABA, N-acetil aspartat și glutamat. Neuroimagine 125, 988–995 (2016).

Lin, Q. Fermentarea scufundată a Lactobacillus rhamnosus YS9 pentru producerea acidului gamma-aminobutiric (GABA). Braz. J. Microbiol. 44, 183–187 (2013).

Barrett, E., Ross, R. P., O'Toole, P. W., Fitzgerald, G. F. & Stanton, C. Producerea acidului gamma-aminobutiric de către bacteriile cultivabile din intestinul uman. J. Appl. Microbiol. 113, 411–417 (2012).

Pokusaeva, K. și colab. Producător de GABA Bifidobacterium dentium modulează sensibilitatea viscerală în intestin. Neurogastroenterol. Motil. 29, e12904 (2017).

Kootte, R. S. și colab. Îmbunătățirea sensibilității la insulină după fecalele donatoare slabe în sindromul metabolic este determinată de compoziția microbiotei intestinale de bază. Celulă. Metab. 26, 611–619 (2017).

Stamatakis, A. RAxML versiunea 8: un instrument pentru analiza filogenetică și post-analiza filogeniilor mari. Bioinformatică 30, 1312–1313 (2014).

Wattam, A. R. și colab. Îmbunătățiri la PATRIC, baza de date bioinformatică și centrul de resurse de analiză pentru toate bacteriile. Acizi nucleici Res. 45, D535 - D542 (2017).

Wixon, J. & Kell, D. Enciclopedia Kyoto de gene și genomi - KEGG. Drojdie 17, 48-55 (2000).

Kitagawa, M. și colab. Set complet de clone ORF ale Escherichia coli Biblioteca ASKA (un set complet de E coli Arhiva K-12 ORF): resurse unice pentru cercetarea biologică. ADN Res. 12, 291–299 (2005).

Hyatt, D. și colab. Prodigal: recunoașterea genei procariote și identificarea site-ului de inițiere a traducerii. BMC Bioinformatică 11, 119 (2010).

Caporaso, J. G. și colab. QIIME permite analiza datelor de secvențiere a comunității cu randament ridicat. Nat. Metode 7, 335–336 (2010).

Amir, A. și colab. Deblur rezolvă rapid modelele de secvență ale comunității cu un singur nucleotid. mSystems 2, e00191-16 (2017).

Amir, A. și colab. Corectarea înfloririlor microbiene în probele fecale în timpul transportului la temperatura camerei. mSystems 2, e00199-16 (2017).

Chang, C. & Glover, G. H. Efectele corecției fiziologice a zgomotului bazate pe model asupra anticorelațiilor și corelațiilor de rețea în modul implicit. Neuroimagine 47, 1448–1459 (2009).

Shirer, W. R., Ryali, S., Rykhlevskaia, E., Menon, V. & Greicius, M. D. Decodarea stărilor cognitive conduse de subiect cu modele de conectivitate a creierului întreg. Cereb. Cortex 22, 158–165 (2012).

Mulțumiri

Autorii ar dori să-i mulțumească lui S. Rubin pentru ajutor la cultivarea KLE1738 și lui J. Wang de la Facultatea de Arte și Știință (FAS) a Facilității de bază pentru științe GC /. Eșantioane MS. Această lucrare a fost susținută prin subvenții R01HG005824 către K.L., R01GM086158 către J.C. și F32GM108415 la T.R.R.

Informatia autorului

Acești autori au contribuit în mod egal: Philip Strandwitz, Ki Hyun Kim.

Afilieri

Centrul de descoperire antimicrobiană, Departamentul de Biologie, Universitatea Northeastern, Boston, MA, SUA

Philip Strandwitz, Asama Lekbua, Nader Mroue, Eric J. Stewart și Kim Lewis

Departamentul de chimie biologică și farmacologie moleculară, Harvard Medical School, Boston, MA, SUA

Ki Hyun Kim, David Dietrich, Timothy R. Ramadhar și Jon Clardy

Școala de farmacie, Universitatea Sungkyunkwan, Suwon, Republica Coreea

Departamentul de Psihiatrie și Institutul de Cercetare a Creierului și Minții, Weill Cornell Medical College, New York, NY, SUA

Darya Terekhova, Conor Liston și Marc J. Dubin

Programul de bioinformatică și biologie a sistemelor, Universitatea din California San Diego, La Jolla, CA, SUA

Departamentul de Chirurgie, Universitatea din Chicago, Chicago, IL, SUA

Annukriti Sharma și Jack A. Gilbert

Divizia Biosciences (BIO), Laboratorul Național Argonne, Argonne, IL, SUA

Annukriti Sharma și Jack A. Gilbert

Center for Microbiome Innovation, Universitatea din California San Diego, La Jolla, CA, SUA

Jennifer Levering, Karsten Zengler și Rob Knight

Departamentul de Pediatrie, Universitatea din California San Diego, La Jolla, CA, SUA

Daniel McDonald, Karsten Zengler și Rob Knight

Departamentul de Chimie, Universitatea Howard, Washington, DC, SUA

Timothy R. Ramadhar

Departamentul de Informatică și Inginerie, Universitatea din California San Diego, La Jolla, CA, SUA

Laboratorul biologic marin, Woods Hole, MA, SUA

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Contribuții

P.S. și K.L. a planificat studiul, a analizat datele și a scris lucrarea. P.S. a efectuat screeningul de co-cultură pentru perechile dependente de ajutor și cultivarea generală KLE1738. P.S., J.C. și K.H.K. a proiectat și a efectuat testarea bazată pe biotest pentru GABA P.S. și N.M. a efectuat experimente de excludere media. P.S., E.J.S. și D.D. a analizat genomul KLE1738. P.S., D.D. și T.R.R. au efectuat experimente de alimentare cu 13 C. P.S. cultivat B. fragilis și D.D. a analizat supernatantul pentru GABA și glutamat. P.S. proiectat și cu A.L. a executat ecranul pentru bacterii producătoare de GABA. P.S. a pregătit supernatantul producătorilor GABA identificat în ecranul de cultură KLE1738 și D.D. a analizat acești supernatanți pentru producția de GABA. P.S., D.M., R.K., J.L., J.K.L. și K.Z. a efectuat analiza metagenomică pentru producătorii și consumatorii GABA și P.S., A.S. și J.A.G. a analizat setul de date transcriptom uman. P.S., K.L., D.T. și M.J.D. a proiectat studiul MDD și P.S., K.L., A.S., J.A.G., D.T., C.L. și M.J.D. a analizat datele MDD. Toți autorii au ajutat la editarea manuscrisului.

Autori corespondenți

Declarații de etică

Interese concurente

P.S. și K.L. declară interese financiare concurente deoarece sunt fondatori ai Holobiome, Inc. Toți ceilalți autori nu au interese concurente.

Informatii suplimentare

Nota editorului: Springer Nature rămâne neutru în ceea ce privește revendicările jurisdicționale din hărțile publicate și afilierile instituționale.

Informatie suplimentara

Informatie suplimentara

Figurile suplimentare 1-8, Tabelele suplimentare 1-4 și 6-8.

Rezumatul raportării

Tabelul suplimentar 5

Analiza genomului potențialului modulator GABA a 1.159 genomi bacterieni intestinali, constând din 919 specii.

Drepturi și permisiuni

Despre acest articol

Citați acest articol

Strandwitz, P., Kim, K.H., Terekhova, D. și colab. Bacterii modulatoare GABA ale microbiotei intestinului uman. Nat Microbiol 4, 396–403 (2019). https://doi.org/10.1038/s41564-018-0307-3

Primit: 03 iunie 2018

Acceptat: 26 octombrie 2018

Publicat: 10 decembrie 2018

Data emiterii: martie 2019

Lecturi suplimentare

Modularea microbiotei intestinale atât de Lactobacillus fermentum MSK 408, cât și de dieta ketogenică într-un model murin de convulsii acute induse de pentilenetetrazol

  • Ju Young Eor
  • , Pei Lei Tan
  • , Yoon Ji Son
  • , Min Jin Kwak
  • & Sae Hun Kim

Cercetarea epilepsiei (2021)

Direcționarea axei microbiom-intestin-creier pentru îmbunătățirea cogniției în schizofrenie și tulburări majore de dispoziție: o recenzie narativă

  • Miquel Bioque
  • , Alexandre González-Rodríguez
  • , Clemente Garcia-Rizo
  • , Iisuse Cobo
  • , José Antonio Monreal
  • , Judith Usall
  • , Virginia Soria
  • & Javier Labad

Progrese în neuro-psihofarmacologie și psihiatrie biologică (2021)

Interacțiuni imune neuro-înnăscute în imunitatea mucoasei intestinale

  • Subhash Kulkarni
  • , Sravya Kurapati
  • & Milena Bogunovic

Opinia curentă în imunologie (2021)

Modificarea diferențială a profilurilor microbiomului intestinal în timpul achiziționării, stingerii și reintegrării CPP indusă de morfină

  • Jianbo Zhang
  • , Cuola Deji
  • , Fan Jingna
  • , Liao Chang
  • , Xinyao Miao
  • , Yifan Xiao
  • , Yongsheng Zhu
  • & Shengbin Li

Progrese în neuro-psihofarmacologie și psihiatrie biologică (2021)