绵羊模型中微生物遗传变异通过SNV驱动的代谢调控影响探索性行为

　　本研究针对微生物遗传变异如何影响宿主神经行为这一未解问题，由研究人员通过多组学分析200只美利奴绵羊模型，发现85%物种的系统发育差异与探索行为相关（FDR<0.05），鉴定出1.46亿微生物SNV与34种血浆代谢物（如4-Anisic acid）的显著关联（P<2.9×10?8），揭示微生物通过蛋白结构调控代谢物影响宿主神经认知的机制，为神经代谢疾病干预提供新靶点。

　　

宿主神经认知功能受到肠道微生物组的影响，但微生物遗传变异在塑造宿主神经行为中的作用尚未被探索。本研究通过对200只美利奴绵羊的多组学数据和神经行为表型进行分析，利用深度测序的粪便和瘤胃样本进行基因组重建，生成了5,253个物种水平的宏基因组组装基因组（MAGs），其中3,548个在与现有绵羊数据库对比中被鉴定为新物种。菌株水平遗传差异与宿主神经行为性状的关联分析显示，85%物种的系统发育差异与探索性行为相关（错误发现率FDR<0.05）。进一步将1.46亿微生物单核苷酸变异（SNVs）与953种血浆代谢物关联，鉴定出34个研究范围内显著关联（P<2.9×10^?8），涉及宿主神经活性和氧化应激相关代谢物（如4-茴香酸和D-半乳糖醛酸）的潜在微生物遗传调控。整合分析表明，微生物SNVs可能通过编码蛋白质的结构调控来影响代谢物，从而调节宿主认知探索行为。例如，研究发现新型时区进入行为与4-茴香酸相关，而该代谢物的水平由SNV通过膜转运蛋白（membrane transporters）的结构调控所决定。这些发现表明微生物遗传变异在调节宿主神经认知中起关键作用，可能通过代谢物调控机制实现，为神经代谢疾病（neurometabolic disorders）的靶向干预提供了新见解。