Valutazione cpn60 alta

Comunicazioni ISME volume 3, articolo numero: 69 (2023) Citare questo articolo

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Nonostante sia il marcatore filogenetico più utilizzato per la profilazione basata su ampliconi delle comunità microbiche, la limitata risoluzione filogenetica del gene 16S rRNA ne limita l'uso per gli studi sulla coevoluzione ospite-microbo. Al contrario, il gene cpn60 è un marcatore filogenetico universale con una maggiore variazione di sequenza capace di risoluzione a livello di specie. Questa ricerca ha confrontato i profili microbici della pelle dei mammiferi generati dagli approcci di sequenziamento del gene cpn60 e 16S rRNA, testando modelli di filosimbiosi che suggeriscono associazioni coevolutive ospite-microbo. Un frammento di ~560 bp del gene cpn60 è stato amplificato con primer universali e sottoposto a sequenziamento ad alto rendimento. La classificazione tassonomica delle sequenze cpn60 è stata completata utilizzando un classificatore QIIME2 ingenuo bayesiano creato per questo progetto, addestrato con un database cpn60 curato e integrato da NCBI (cpnDB_nr). Il set di dati cpn60 è stato quindi confrontato con i dati pubblicati sull'amplicone del gene rRNA 16S. I confronti della diversità beta dei profili della comunità microbica generati con gli ampliconi del gene cpn60 e 16S rRNA non erano significativamente diversi, sulla base dell'analisi di Procrustes delle distanze Bray-Curtis e UniFrac. Nonostante relazioni simili tra i profili microbici della pelle, la migliore risoluzione filogenetica fornita dal sequenziamento del gene cpn60 ha consentito osservazioni di filosimbiosi tra i profili della comunità microbica e i loro ospiti mammiferi che non erano stati precedentemente osservati con i profili genetici dell’rRNA 16S. Successive indagini sui taxa di Staphylococcaceae utilizzando il gene cpn60 hanno mostrato una maggiore risoluzione filogenetica rispetto ai profili genetici dell'rRNA 16S, rivelando potenziali associazioni coevolutive ospite-microbo. Nel complesso, i nostri risultati dimostrano che i geni marcatori 16S rRNA e cpn60 generano modelli di composizione della comunità microbica comparabili mentre cpn60 facilita meglio le analisi, come la filosimbiosi, che richiedono una maggiore risoluzione filogenetica.

Le comunità microbiche cutanee dei mammiferi hanno un’influenza diretta sulla salute e sulle malattie dell’ospite e condividono una lunga storia evolutiva con i rispettivi ospiti. Si ipotizza che le iniziali interazioni predatorie e nutrizionali tra gli antenati dei batteri moderni e degli eucarioti abbiano portato alla multicellularità [1], sviluppandosi ulteriormente per includere simbiosi metaboliche complesse [2] e risposte immunitarie innate dei vertebrati [3, 4]. Date le variazioni nella fisiologia [5], nella copertura di peli e peli [5, 6], nell'origine geografica e nelle caratteristiche dell'habitat [7], nonché nella storia e nelle correlazioni evolutive [8], l'ambiente cutaneo dei mammiferi promuove casi di coevoluzione microbica specifica dell'ospite . A causa dell'eterogeneità di nicchia conferita dagli ospiti dei mammiferi, si ritiene che l'assemblaggio della comunità microbica cutanea sia deterministico (cioè influenzato da specifici fattori ambientali o dell'ospite) piuttosto che stocastico (cioè assemblaggio casuale ed eventi di nascita-morte) [9]. Per specifici ordini di mammiferi, l’evidenza microbica dimostra che la filogenesi dell’ospite è correlata alla composizione della comunità microbica, manifestata come “filosimbiosi” [8].

La filosimbiosi è un modello in cui la composizione della comunità microbica di un ospite riflette la storia ambientale e filogenetica dell'ospite [10,11,12], con specie ospiti più lontanamente imparentate che mostrano maggiori differenze nella composizione della comunità microbica rispetto a quelle che sono più strettamente correlate [8 ]. L’assemblaggio iniziale della comunità microbica da processi stocastici o deterministici potrebbe favorire nel tempo strette interazioni tra l’ospite e il microbiota associato, portando potenzialmente a relazioni coevolutive e maggiori associazioni [12]. Utilizzando il marcatore filogenetico del gene rRNA 16S, Ross et al. hanno mostrato la prima prova di filosimbiosi all'interno degli ordini Perissodactyla e Artiodactyla, che costituiscono rispettivamente ungulati con dita dispari e con dita pari, [8]. Il loro studio ha anche identificato un microbioma centrale comune a tutti gli ordini campionati, rappresentato da batteri associati al suolo, come Agrobacterium e Arthrobacter, e taxa del comune genere batterico cutaneo Staphylococcus [8, 13, 14], tra gli altri. All’interno dei primati, un microbioma ascellare centrale contenente Staphylococcus è stato identificato come un contributore dominante alla diversità microbica beta [5].