The influence of the B4galnt2 gene and host population structure on the intestinal microbiota in house mice
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Verständnis über die Ursprünge krankheitsassoziierter genetischer Variationen ist gleichermaßen eine wichtige Aufgabe für Evolutionsbiologen und biomedizinischer Forscher und ist eines der zentralen Themen im expandierenden Feld der Evolutionären Medizin. Eine verbreitete Erklärung für die paradoxe Verbreitung dieser krankheitsassoziierten Variationen innerhalb der Bevölkerung ist die Existenz von Kompromissen verschiedener Selektionsdrücke unter sich verändernden Umweltbedingungen. In diesem Projekt untersuchten wir die Hypothese, dass krankheitsassoziierte Veränderungen des B4galnt2 Gens in Mäusen als Nebenprodukt der natürlichen Selektion in der Population erhalten blieben. Mit der Durchführung einer Reihe von populationsgenetischen Analysen in natürlichen Populationen von Hausmäusen liefern wir Beweise für langfristige Selektion alternativer B4galnt2 Allele. Darüber hinaus nutzen wir diese Informationen um Hypothesen über den unter Selektion stehenden Phänotyp zu formulieren, wobei wir von Wirt-Mikroben-Interaktionen im Gastrointestinaltrakt ausgehen. Wir zeigten, dass der Verlust von B4galnt2 Expression im Darm zu erheblichen Veränderungen in der Bakterienflora führt. Auch konnten wir potenzielle bakterielle Pathogene identifizieren die der Verlust von B4galnt2 Expression im Darm beeinflusst. Durch die gleichzeitige Analyse der Wirts-Populationsgenetik und der Darmflora, in einer komplexen natürlichen Umgebung, haben wir maßgeblich dazu beigetragen die grundlegenden Kräfte zu identifizieren, die die Diversität der Darmflora in freier Wildbahn beeinflussen. Die Fortsetzung dieser Arbeit mit experimentellen Infektionen könnte schnell die identifizierten Kandidatenkrankheitserreger als selektive Mittel in wilden Hausmäusen bestätigen und helfen, die zukünftige Forschung direkt auf die menschliche Gesundheit anzuwenden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011): Long-term balancing selection on the blood group-related gene B4galnt2 in the genus Mus (Rodentia; Muridae). Mol. Biol. Evol. 28: 2999-3003
Linnenbrink, M., J.M. Johnsen, I. Montero, C.R. Brzezinski, B. Harr, and J.F. Baines
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(2012): Expression of the blood group-related glycosyltransferase B4galnt2 influences the intestinal microbiota in mice. The ISME J. 6: 1345-1355
Staubach, F., S. Künzel, A.C. Baines, A. Yee, B.M. McGee, F.Bäckhed, J.F. Baines, and J.M. Johnsen
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(2013): The role of biogeography in shaping diversity of the intestinal microbiota in house mice. Mol. Ecol. 22: 1904-16
Linnenbrink, M., J. Wang, E.A. Hardouin, S. Künzel, D. Metzler, and J.F. Baines
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(2014): Dietary history contributes to enterotype-like clustering and functional metagenomic content in the intestinal microbiome of wild mice. Proc Natl Acad Sci USA 111: E2703-10
Wang, J., M. Linnenbrink, S. Künzel, R. Fernandes, M-J. Nadeau, P. Rosenstiel, and J.F. Baines
