홀로노믹스

Hologenomics

홀로노믹스는 홀로노옴의 전유학 연구다.홀로메놈은 홀로비온트의 게놈의 전체 집합체로서, 모든 공동 서식하는 미생물, 다른 생명체, 바이러스와 함께 있는 유기체다.[1]홀로메놈이라는 용어는 홀로비온트 수준에서 자연선택이 일어난다고 가정하는 홀로노옴 진화론에서 유래한 반면 홀로노믹스는 숙주와 관련종 사이의 상호작용을 조사하기 위해 통합적 프레임워크를 사용한다.[2]예로는 호스트-마이크로브 상호작용 연구를 위해 인간 또는 동물 게놈과 연결된 내트 마이크로브[3] 또는 바이러스[4] 게놈을 들 수 있다.[5]홀로노믹스 접근법은 해양 해면체의 미생물 집단의 유전적 다양성을 설명하는데도 이용되어 왔다.[6]

역사

홀로노믹스의 기원은 개별적인 다세포 유기체, 미생물, 바이러스 등이 공생관계를 맺고 공진화를 함께 거치는 홀로노옴 진화론을 중심으로 전개된다.[2][7]리처드 제퍼슨은 호스트 심볼트 게놈을 진화 단위로 기술하기 위해 '홀로겐놈'이라는 용어를 도입했다.[8]이에 앞서 린 마굴리스(Lynn Margulis)는 '홀로비온트(holobiont)'라는 용어를 사용해 숙주와 그 관련 종을 생태단위로 묘사했다.[9]

진핵-대핵 공진화

해면체의 뚜렷한 미생물 집단은 계통생성적 차이를 유지함에도 불구하고 공통적인 기능을 가지기 위해 모인다.[10]

다세포와 단세포 상호작용의 초기 증거는 잘 연구된 홀로코모닉 시스템인 해면체에서 볼 수 있다.포리페라는 광범위한 박테리아, 고고학, 해조류를 포함하고 있기 때문에 종종 홀로비온으로 묘사된다.신진대사 기능과 면역 반응을 촉진하는 데 존재하는 미생물 집단이 관찰되었다.[10]자손은 수직 및/또는 수평 전달을 통해 이러한 미생물 군락을 물려받는다.[10]공생 군락은 수직 전달에서 부모의 생식체를 통해 전달되는 반면, 자손은 수평 전달에서 그들의 환경으로부터 동일한 군락을 얻는다.수직 전달은 부모의 내장에 있는 감마프로테오박테리아가 난자 오염을 통해 수직으로 전이되는 C. 오셀라투스 같은 지상 유기체에서도 볼 수 있다.[11]

비판

홀로노메 이론 진화는 완전히 받아들여지지 않고 있으며, 미생물 숙주 혈전생학에 대한 연구가 진행 중이다.산호 표백은 특정 공생 미생물 집단을 가진 산호들의 선택이라기 보다는 단순히 환경적 스트레스 요인의 결과일 수도 있고 표백된 산호 속의 박테리아 존재는 단순히 기회주의적 식민지화로 설명될 수도 있다.[12]유비쿼터스 실험은 또한 단일의 산호 종과 연관되지 않는 많은 다른 박테리아와 조류 공생들을 밝혀냈는데,[13] 홀로노믹스가 단지 병원균, 미생물, 그리고 그들의 숙주 사이의 기계론적 상호작용을 확인하고 검증한다는 것을 시사한다.[14]

홀로코모닉 접근법을 이용한 발견의 예

  • 나노포어 염기서열 분석 - 홀로비온트 C. ashmeadii에서 오르가넬 게놈을 프로파일링한 결과, 로도스피렐라과가 6마리의 퍼팅성 내시경 검사에서 우세한 것으로 나타났다.[15]
  • 16S rRNA 염기서열 분석 - 스펀지 고유의 미생물 집단은 rRNA와 rRNA 유전자 염기서열 분석으로 프로파일링하여 박테리아의 다양성과 활동성에 대한 통찰력을 제공하였다.[16]
  • 전이성 DNA - 스폰지 마이크로바이옴의 유전자 프로파일은 주변 플랑크톤 공동체와 비교되었다.[17]미생물 공생물의 핵심 기능 유전자는 플랑크톤 샘플과 다른 기능 및 기형생성의 일관된 패턴을 표현해 호스트-기형 공진화를 입증했다.[17]

적용들

약

그것은 계속되는 발병 비감염 질병이 공생 미생물의 다양성을 감소시키는 현대화의 결과라는 가설을 세웠다.[14]인간의 마이크로바이옴은 또한 뇌 질환,[18] 암,[19][20] 심장 질환과 같은 비커뮤니케이션 질병의 수많은 이질들과 상관관계가 있다.[21]인간 마이크로바이옴과 인간의 건강 사이의 상호작용은 복잡하며 홀로코노미 접근법을 제안한다.

질병 바이오마커는 환자의 라이프스타일, 유전적 차이, mRNA/단백질/메타볼라이트 프로필과 그 마이크로바이오타를 조사하면 찾을 수 있다.[14]질병 표현형상에 기여할 수 있는 마이크로바이옴과 특히 마이크로바이오타 하위커뮤니티를 조사하기 위해서는 모든 사람이 마이크로바이옴 혈형에서 작은 차이를 가진 개인화된 마이크로바이옴을 가지고 있기 때문에 세로방향 연구가 권장된다.[14]그런 다음 프리바이오틱스가 유익한 내생성 미생물을 배양하고 프로바이오틱스가 사람의 홀로코놈을 조작하는 등 개인의 마이크로바이옴을 관리하는 개인 맞춤형 계획이 개발될 수 있다.[22]

면역학

기생충이 특정 환경/생태학적 조건 하에서 상호주의적 영향을 미치는 조건부 상호주의는 홀로비온트-홀로비온트 상호작용을 통해 발견되었다.[23]포유류의 숙주 면역 체계의 성숙은 위장 식물과 관련된 것으로 알려져 왔다.[24]외국의 병원성 침입에 대한 미생물 인식과 숙주 면역이 어떻게 가장 이상적인 공생을 선호하는지 이해하는 것은 진화하는 질병과 싸우기 위한 새로운 치료법을 발견하는 데 도움이 될 수 있다.

참고 항목

참조

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