Entdeckt DNA Methyléierung vu Bakterien a Mikrobiom mat Nanopore Technologie

Journal Numm: Natur Methoden

Titel vum Artikel: Entdeckt verschidde Aarte vun DNA Methyléierung vun eenzelne Bakterien a Mikrobiom mat Nanopore Sequencing

Korrespondent Auteur: Gang Feng, Dokteraarbecht

Fazit:

• Bakteriell DNA Methyléierung geschitt a verschiddenen Sequenzen Kontexter a spillt wichteg funktionell Rollen an der cellulärer Verteidegung an der Genreguléierung. Eng ëmmer méi Unzuel vu Studien hu gemellt datt bakteriell DNA Methyléierung wichteg Rollen huet déi klinesch relevant Phänotypen beaflossen, sou wéi Virulenz, Host Kolonisatioun, sporulation, Biofilmbildung, ënner anerem.
• Bakteriell Methylome enthalen dräi primär Forme vun DNA Methyléierung:N6-Methyladenin (6 mA), N4-Methylcytosin (4mC) a 5-Methylcytosin (5mC). Déi wäit benotzte Bisulfit Sequencing fir DNA Methyléierung Kaarten an Mamendéieren Genome sinn net effektiv fir bakteriell Methylome ze léisen. Eenzel Molekül Echtzäit (SMRT) kann effektiv 6mA a 4mC Eventer mapen, an hunn d'Etude vun> 4 gestäerkt, 000 bakteriell Methylome an de leschten zéng Joer. Wéi och ëmmer, SMRT Sequencing kann net effektiv 5mC Methylatioun detektéieren.

Resultater: An dëser Aarbecht, mir hunn eng nei Method entwéckelt déi Nanopore Sequencing fir breet uwendbar Methylatioun Entdeckung erméiglecht. Mir hunn et op eenzel Bakterien an den Darmmikrobiom applizéiert fir zouverlässeg Methyléierung Entdeckung. Zousätzlech, mir hunn d'Benotzung vun DNA Methyléierung fir héich Opléisung Mikrobiome Analyse bewisen, mobil genetesch Elementer mat hire Gaaschtgenome direkt vu Mikrobiome Proben karteieren.

Firwat d'Fuerschung interessant ass:

• Fir mat bakterielle Pathogenen ze kämpfen. Antibiotikaresistenz bréngt e grousse Risiko fir d'ëffentlech Gesondheet aus. Fir am beschte mat bakterielle Pathogenen ze kämpfen, et ass wichteg nei Drogenziler z'entdecken. Méi Beweiser suggeréieren datt bakteriell DNA Methyléierung wichteg Rollen spillt bei der Reguléierung vun der bakterieller Physiologie wéi Virulenz, sporulation, Biofilmbildung, Pathogen-Host Interaktioun etc. Déi nei Method an dëser Aarbecht erlaabt d'Fuerscher méi effektiv nei DNA Methyléierung vu bakterielle Pathogenen z'entdecken, nei Méiglechkeeten opzemaachen fir nei Ziler ze entdecken fir nei Inhibitoren ze designen.
• Fir de Mikrobiom besser ze verstoen. Trotz wuessender Unerkennung fir d'Roll vum Mikrobiom an der mënschlecher Gesondheet, ëmfaassend Charakteriséierung vu Mikrobiome bleift schwéier. Fir effektiv d'therapeutesch Kraaft vum Mikrobiom ze benennen, et ass wichteg déi spezifesch Bakterienaarten a besonnesch Stämme am mënschleche Mikrobiom ze verstoen. Eis nei Method kombinéiert d'Kraaft vu laang geliessene Sequenzenz an der bakterieller DNA -Methylatioun fir komplex Mikrobiome Proben an eenzel Arten a Stämme ze léisen. Also, et wäert och eng méi héich Opléisung Charakteriséierung vum mënschleche Mikrobioom fir medizinesch Uwendungen erméiglechen.
• D'Kraaft vun der Methylatiounsbaséierter Kaartéierung vu mobilen geneteschen Elementer (dacks kodéiert Antibiotikaresistenzgenen) un hir Hostgenome hëlleft och d'Transmissioun vun Antibiotikresistenzgenen ze verfollegen.

Wéi: Andeems Dir dräi Aarte vun DNA Methyléierung an enger grousser Diversitéit vu Sequenzkontexter ënnersicht, mir hu festgestallt datt den Nanopore Sequencing Signal komplex Heterogenitéit iwwer Methyléierungsevenementer vun der selwechter Aart weist. Fir dës Komplexitéit z'erreechen an d'Nanopore Sequencing fir breet uwendbar Methyléierung Entdeckung z'erméiglechen, mir generéieren en Trainingsdataset aus enger Sortiment vu Bakterienaarten an hunn eng nei Method entwéckelt, déi d'Identifikatioun an d'Feinmapping vun den dräi Forme vun DNA Methylatioun an e Multi-Label Klassifikatiounsdesign koppelt.

Mir bewäerten d'Method an hunn se dann op eenzel Bakterien a Maus -Darmmikrobiom applizéiert fir zouverlässeg Methyléierung Entdeckung. Zousätzlech, mir hunn an der Mikrobiome Analyse d'Benotzung vun DNA Methyléierung fir binning metagenomesch Contigs bewisen, mobil genetesch Elementer mat hire Hostgenome ze associéieren, a fir d'éischt Kéier, falsch zesummegesat metagenomesch Contigs z'identifizéieren.

De Mount Sinai's Gang Fang vum Wierk sot:

• DNA Methyléierung spillt wichteg Roll am mënschleche Genom, a gëtt wäit a Gesondheet a verschidde Krankheeten studéiert. DNA Methyléierung ass och verbreet a Bakterien, awer eisen aktuellen Verständnis ass ëmmer nach an enger relativ fréi Stuf.
• Eng ëmmer méi Unzuel u Studien hu gemellt datt bakteriell DNA Methyléierung wichteg Rollen spillt fir medizinesch relevant Phenotypen vu pathogenen Bakterien ze regelen, wéi Virulenz, Biofilmbildung, Virulenz, sporulation, ënner anerem.
• Breet a méi déif Studie vun der bakterieller DNA Methyléierung erfuerdert zouverlässeg Technologien, an eis nei Method fëllt e wichtege Lach an datt et elo d'Benotzung vum Nanopore Sequencing erméiglecht fir nei Entdeckunge vu bakterielle Genom ze maachen.
• Dës nei Method huet breet Utility fir verschidde Forme vun DNA Methyléierung vu Bakterien z'entdecken, hëlleft funktionell Studien vun der epigenetescher Reguléierung a Bakterien, an exploitéiert bakteriell Epigenome fir méi effektiv metagenomesch Analysen.

• Zerstéierend Lebererkrankheet Jucken weist sech eng iwwerraschend Ursaach ze hunn
• Studie mécht e Wee fir eng effektiv Iwwerwaachung vum chemotherapeuteschen Medikamentniveau bei Kriibspatienten