Az RNS szekvenálás új betekintést nyújt a mikrobiómába

A Chicagói Egyetem kutatói forradalmi stratégiát dolgoztak ki a bél mikrobióma aktivitásának tanulmányozására-a tRNS nagy teljesítményű szekvenálásával.

Alpha Tauri 3D grafika | Shutterstock

Segítve a tudósokat annak megértésében, hogy a tRNS hogyan változik dinamikusan a mikrobiomákban, az új szekvenálási stratégia sokkal jobb betekintést nyújt arra, hogy a természetben található mikrobiomák hogyan reagálnak a környezeti változásokra, például a hőmérséklet ingadozására vagy a tápanyagok elérhetőségének változására.

A munka az UChicago számos projektje közül az első, a Keck Alapítvány finanszírozta, amelyek a mikrobiomokra összpontosítanak.

A mikrobiomák napjainkban intenzív kutatási terület, az egészségben és a betegségekben betöltött alapvető és széles körű szerepük miatt.

A csapat, Tao Pan professzor és A. Murat Eren professzor vezetésével, új eszközöket fejlesztett ki a transzfer RNS (tRNS) tanulmányozására egér bél mikrobiómákban. A jelenlegi tanulmány arról számolt be, hogy a tRNS szekvenálást hogyan alkalmazták olyan egerek bélmikrobiómájának mintáira, akik vagy magas zsírtartalmú vagy alacsony zsírtartalmú étrenden voltak.

Újonnan kifejlesztett szoftvereket és számítási eszközöket használt a tRNS -molekulák könyvtárának létrehozásához az egér bélmintáiból.

Ezután azonosították azokat a baktériumokat, amelyekből ezek a tRNS -molekulák származtak. Végül, a tRNS-ben bekövetkezett bizonyos poszt-transzkripciós módosításokat észleltünk és mértünk.

Dr. Pan volt felelős a tRNS szekvenáló eszközök kifejlesztéséért, míg Eren azon számítási platformokon dolgozott, amelyek célja, hogy ezeket az eszközöket általánosabban elérhetővé tegyék.

A tRNS szekvenálás felbecsülhetetlen értékű eszköz nagy mennyiségű adat költséghatékony módon történő megszerzéséhez, hogy lehetővé tegyék az emberekben vagy környezetükben található mikrobiomák aktivitásának mélyebb feltárását.

A bakteriális tRNS-molekulákat specifikus funkciójukra finomhangolják a transzkripció utáni módosítások bevezetésével, ebből tRNS -molekulánként átlagosan nyolc van.

A projektben használt eszközök képesek két módosítás észlelésére a nagy teljesítményű szekvenálás és elemzés munkafolyamatban. Ráadásul, skálázhatja, hogy ez a módosítás milyen mértékben van jelen 0-100 skálán a módosított helyeken.

Az egyik módosítást m1A-nak hívják, és azt találták, hogy megnövekedett az egerek bélmikrobiómáiban a magas zsírtartalmú étrenden. Ez történelmi felfedezés, ez az első alkalom, hogy az ilyen változásokat a tRNS módosításának szintjén sikerült kimutatni, bármilyen mikrobiómában.

A tudósok elismerik, hogy nem tudják, mit jelent valójában az m1A módosítások jelenléte a mikrobiom számára. Bizonyos értelemben, visszamenőleg követik a biológiai folyamatot, hogy felfedezzék az ilyen módosítások jelentőségét.

Ismeretes, hogy az m1A lehetővé teszi egyes fehérjék szintézisét, amelyek néha magasabb szinten vannak jelen a magas zsírtartalmú étrenddel táplált egerek bélrendszerében. Azonban, nem világos, hogy az m1A módosítás szintjében észlelt különbségek részét képezik -e az egerekre adott reakciónak, vagy ha a már meglévő módosítást pusztán a fehérjetermelés növelése érdekében aktiválták.

Az elmúlt húsz évben, sok fejlesztés történt a molekuláris technológia és a számítás területén. Ennek ellenére, a kutatók megjegyzik, hogy ezek az eredmények csak felületes ismereteket hoztak nekünk a mikrobiális életfolyamatokról és arról, hogyan hatnak egymásra a környezetükkel.

Az új tRNS szekvenáló technológia előnye, hogy gyors és viszonylag olcsó módszert kínál a fordítás alapvető működésének feltárására.

Ez potenciálisan sokkal több betekintést nyújthat abba, hogyan reagálnak a mikrobák a környezet apró változásai után, különösen azokat, amelyeket hagyományos módszerekkel nehéz felmérni.

Továbbá, ezen eszközök használata az RNS szerkezetének és működésének jobb ismeretét eredményezi, valamint az RNS epigenetikai változásai, a mikrobiológiai vizsgálatok gyorsan terjedő területére.

A szerzők az úttörő tRNS szekvenálási stratégia szélesebb körű és gyorsabb fejlesztését várják.

A mikrobiológiai tevékenységek vizsgálatának számos módja van, de semmi sem gyorsabb és több adatmennyiséget biztosít, mint a szekvenálás. Itt kifejlesztettünk egy új módszert, amely a mikrobióma aktivitását jelenti a tRNS -en keresztül, és ezt nagy áteresztőképességgel teszi. Ez valóban az érték. "

Tao Pan professzor, Vezető kutató

A tanulmány ma jelent meg Nature Communications .

• Az új baktériumfajok segíthetnek az elhízás és az anyagcserezavarok elleni küzdelemben
• Az új, európai finanszírozású projekt célja a mikrobiomkutatás javítása