Genomic attributes of airway commensal bacteria and mucosa
Leah Cuthbertson
(1)
,
Ulrike Löber
(2, 3, 4)
,
Jonathan Ish-Horowicz
,
Claire Mcbrien
,
Colin Churchward
,
Jeremy Parker
,
Michael Olanipekun
,
Conor Burke
,
Aisling Mcgowan
,
Gwyneth Davies
,
Keir Lewis
,
Julian Hopkin
,
Kian Fan Chung
(5)
,
Orla O’carroll
,
John Faul
,
Joy Creaser-Thomas
,
Mark Andrews
,
Robin Ghosal
,
Stefan Piatek
(6)
,
Saffron Willis-Owen
,
Theda Bartolomaeus
,
Till Birkner
,
Sarah Dwyer
,
Nitin Kumar
,
Elena Turek
,
A. William Musk
,
Jennie Hui
,
Michael Hunter
,
Alan James
,
Marc-Emmanuel M.-E. Dumas
(7, 5)
,
Sarah Filippi
,
Michael Cox
,
Trevor Lawley
,
Sofia Forslund
,
Miriam Moffatt
,
William. Cookson
1
Royal Brompton and Harefield NHS Foundation Trust
2 MDC - Max Delbrück Center for Molecular Medicine [Berlin]
3 Charité - UniversitätsMedizin = Charité - University Hospital [Berlin]
4 German Centre for Cardiovascular Research (DZHK) partner site Berlin
5 Imperial College London
6 CIML - Centre d'Immunologie de Marseille - Luminy
7 EGENODIA (GI3M) - Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283
2 MDC - Max Delbrück Center for Molecular Medicine [Berlin]
3 Charité - UniversitätsMedizin = Charité - University Hospital [Berlin]
4 German Centre for Cardiovascular Research (DZHK) partner site Berlin
5 Imperial College London
6 CIML - Centre d'Immunologie de Marseille - Luminy
7 EGENODIA (GI3M) - Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283
Jonathan Ish-Horowicz
- Fonction : Auteur
Claire Mcbrien
- Fonction : Auteur
Colin Churchward
- Fonction : Auteur
Jeremy Parker
- Fonction : Auteur
Michael Olanipekun
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1347979
- ORCID : 0000-0001-7844-0370
Conor Burke
- Fonction : Auteur
Aisling Mcgowan
- Fonction : Auteur
Gwyneth Davies
- Fonction : Auteur
Keir Lewis
- Fonction : Auteur
Julian Hopkin
- Fonction : Auteur
Kian Fan Chung
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1252782
- ORCID : 0000-0001-7101-1426
Orla O’carroll
- Fonction : Auteur
John Faul
- Fonction : Auteur
Joy Creaser-Thomas
- Fonction : Auteur
Mark Andrews
- Fonction : Auteur
Robin Ghosal
- Fonction : Auteur
Stefan Piatek
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1369917
- ORCID : 0000-0002-3028-5292
Saffron Willis-Owen
- Fonction : Auteur
Theda Bartolomaeus
- Fonction : Auteur
Till Birkner
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1194655
- ORCID : 0000-0003-2656-2821
Sarah Dwyer
- Fonction : Auteur
Nitin Kumar
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1369918
- ORCID : 0000-0002-2140-4923
Elena Turek
- Fonction : Auteur
A. William Musk
- Fonction : Auteur
Jennie Hui
- Fonction : Auteur
Michael Hunter
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1369919
- ORCID : 0000-0001-6704-4815
Alan James
- Fonction : Auteur
Marc-Emmanuel M.-E. Dumas
- Fonction : Auteur
- PersonId : 750569
- IdHAL : marc-emmanuel-dumas
- ORCID : 0000-0001-9523-7024
Sarah Filippi
- Fonction : Auteur
Michael Cox
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1369920
- ORCID : 0000-0002-4002-1506
Trevor Lawley
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1369921
- ORCID : 0000-0002-4805-621X
Sofia Forslund
- Fonction : Auteur
- PersonId : 802924
- ORCID : 0000-0003-4285-6993
Miriam Moffatt
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1369922
- ORCID : 0000-0001-7623-5840
William. Cookson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1344490
- ORCID : 0000-0001-9551-4677
Résumé
Abstract Microbial communities at the airway mucosal barrier are conserved and highly ordered, in likelihood reflecting co-evolution with human host factors. Freed of selection to digest nutrients, the airway microbiome underpins cognate management of mucosal immunity and pathogen resistance. We show here the initial results of systematic culture and whole-genome sequencing of the thoracic airway bacteria, identifying 52 novel species amongst 126 organisms that constitute 75% of commensals typically present in heathy individuals. Clinically relevant genes encode antimicrobial synthesis, adhesion and biofilm formation, immune modulation, iron utilisation, nitrous oxide (NO) metabolism and sphingolipid signalling. Using whole-genome content we identify dysbiotic features that may influence asthma and chronic obstructive pulmonary disease. We match isolate gene content to transcripts and metabolites expressed late in airway epithelial differentiation, identifying pathways to sustain host interactions with microbiota. Our results provide a systematic basis for decrypting interactions between commensals, pathogens, and mucosa in lung diseases of global significance.