Integrated multi-omics analysis of chemical signaling in wild rodents

Abstract

Bakterie žijící v symbióze se svým hostitelem v takzvaných mikrobiomech jsou jedním z hlavních pilířů evoluce živočichů, včetně evoluce jejich chemické komunikace. Fenotyp, genotyp a mikrobiom laboratorních živočichů chovaných po generace ve sterilních podmínkách se však od jejich divokých předků změnil, což vede k výrazným rozdílům mezi výsledky získanými z laboratorních organismů a z jejich divokých protějšků. Tato práce se zaměřuje na chemickou komunikaci u volně žijících hlodavců. Konkrétně zkoumá části těla, které se přímo podílí na chemické komunikaci (tj. ústa, pochva a střeva) a které jsou zároveň obývány mikrobiomy produkující chemické signály. Změny mikrobiomu, proteomu a metabolomu divokých myší jsou v této práci studovány pomocí sekvenování nové generace a nejmodernější proteomové a metabolomové chromatografie - hmotnostní spektrometrie. Práce analyzuje změny mikrobiomu v rámci přesunu divokých jedinců do zajetí, společného soužití divokých a laboratorních zvířat a také v kontextu hormonálních změn během estrálních cyklů. Dále tato práce diskutuje rozdíly a podobnosti v mikrobiomu, proteomu a metabolomu na úrovni různých druhů (Apodemus sp.), poddruhů (Mus musculus domesticus vs. musculus) a prostředí (přirozený vs. laboratorní původu). Výsledky ukazují, že mikrobiom zůstává během...

Symbiotic bacteria living with the host in so-called microbiomes have been one of the significant pillars of all aspects of animal evolution, chemical communication included. However, the phenotype, genotype, and microbiome of laboratory animals kept for generations in sterile conditions changed from their wild ancestors leading to profound differences in the laboratory results and the reality of wild animals. To describe the chemical communication in neglected wild rodents, this thesis focuses on the body parts involved in chemical communication (i.e. mouth, vagina, and intestines) and are also inhabited by microbiomes that produce metabolites with the capability of transmitting chemical signals. Using next-generation sequencing and state-of-the-art proteome and metabolome chromatography-mass spectrometry, this thesis covers the analysis of changes in the microbiome, proteome, and metabolome of wild mice in the context of transferring the wild individuals into the captivity, cohousing wild, and laboratory animals and hormonal changes during the estrous cycles. Moreover, this thesis describes and discusses the differences and similarities in the microbiome, proteome, and metabolome on the level of different species (Apodemus sp.), subspecies (Mus musculus domesticus vs. musculus), and environment...