Обнаружение метилирования ДНК бактерий и микробиома с помощью технологии нанопор

Название журнала: Методы природы

Название статьи: Обнаружение нескольких типов метилирования ДНК отдельных бактерий и микробиома с помощью секвенирования нанопор

Автор, ответственный за переписку: Банда клык, кандидат наук

Нижняя линия:

• Метилирование бактериальной ДНК происходит в контексте различных последовательностей и играет важную функциональную роль в клеточной защите и регуляции генов. Все больше исследований сообщают, что метилирование бактериальной ДНК играет важную роль, влияя на клинически значимые фенотипы, такие как вирулентность, колонизация хозяев, спороношение, образование биопленки, среди прочего.
• Бактериальные метиломы содержат три основных формы метилирования ДНК:N6-метиладенин (6 мА), N4-метилцитозин (4mC) и 5-метилцитозин (5mC). Широко используемое бисульфитное секвенирование для картирования метилирования ДНК в геномах млекопитающих неэффективно для разделения бактериальных метиломов. Одиночная молекула в реальном времени (SMRT) может эффективно отображать события 6 мА и 4 мкС, и уполномочили изучение> 4, 000 бактериальных метиломов за последние десять лет. Тем не мение, Секвенирование SMRT не может эффективно обнаружить метилирование 5mC.

Полученные результаты: В этой работе, мы разработали новый метод, который позволяет секвенировать нанопоры для широко применимого открытия метилирования. Мы применили его к отдельным бактериям и микробиому кишечника для надежного обнаружения метилирования. Кроме того, мы продемонстрировали использование метилирования ДНК для анализа микробиома высокого разрешения, картирование мобильных генетических элементов с их геномами-хозяевами непосредственно из образцов микробиома.

Чем интересно исследование:

• Для борьбы с бактериальными возбудителями. Устойчивость к антибиотикам представляет большой риск для здоровья населения. Чтобы лучше бороться с бактериальными возбудителями, важно открывать новые мишени для лекарств. Все больше данных свидетельствует о том, что метилирование бактериальной ДНК играет важную роль в регуляции физиологии бактерий, такой как вирулентность, спороношение, образование биопленки, взаимодействие патоген-хозяин и т. д. Новый метод в этой работе позволяет исследователям более эффективно обнаруживать новое метилирование ДНК бактериальных патогенов, открытие новых возможностей для открытия новых целей для разработки новых ингибиторов.
• Чтобы лучше понять микробиом. Несмотря на растущее понимание роли микробиома в здоровье человека, всесторонняя характеристика микробиомов остается сложной задачей. Чтобы эффективно использовать терапевтическую силу микробиома, важно понимать конкретные виды бактерий и определенные штаммы в микробиоме человека. Наш новый метод сочетает в себе возможности длинного секвенирования и метилирования бактериальной ДНК для разделения сложных образцов микробиома на отдельные виды и штаммы. Так, это также даст возможность более высокого разрешения характеризовать микробиом человека для медицинских приложений.
• Возможности картирования мобильных генетических элементов (часто кодирующих гены устойчивости к антибиотикам) на основе метилирования в геномы их хозяев также помогают отслеживать передачу генов устойчивости к антибиотикам.

Как: Изучив три типа метилирования ДНК в большом разнообразии контекстов последовательностей, мы наблюдали, что сигнал секвенирования нанопор обнаруживает сложную гетерогенность по событиям метилирования одного и того же типа. Чтобы уловить эту сложность и обеспечить секвенирование нанопор для широко применимого открытия метилирования, Мы создали набор обучающих данных из набора видов бактерий и разработали новый метод, который объединяет идентификацию и точное отображение трех форм метилирования ДНК в дизайн классификации с несколькими метками.

Мы оценили метод, а затем применили его к отдельным бактериям и микробиому кишечника мыши для надежного обнаружения метилирования. Кроме того, мы продемонстрировали в анализе микробиома использование метилирования ДНК для объединения метагеномных контигов, связывание мобильных генетических элементов с их геномами хозяина, и впервые выявление неправильно собранных метагеномных контигов.

Сказал о своей работе "Бандитский клык горы Синай":

• Метилирование ДНК играет важную роль в геноме человека, и широко изучается в области здоровья и различных заболеваний. Метилирование ДНК также широко распространено у бактерий, но наше нынешнее понимание все еще находится на относительно ранней стадии.
• Все больше исследований сообщают о том, что метилирование бактериальной ДНК играет важную роль в регулировании важных с медицинской точки зрения фенотипов патогенных бактерий, такие как вирулентность, образование биопленки, вирулентность спороношение, среди прочего.
• Более широкое и глубокое изучение метилирования бактериальной ДНК требует надежных технологий, и наш новый метод заполняет важный пробел, так как теперь он позволяет использовать секвенирование нанопор, чтобы делать новые открытия из бактериальных геномов.
• Этот новый метод имеет широкое применение для обнаружения различных форм метилирования ДНК бактерий, помощь в функциональных исследованиях эпигенетической регуляции у бактерий, и использование бактериальных эпигеномов для более эффективного метагеномного анализа.

• Оказывается, зуд, вызывающий разрушительное заболевание печени, имеет неожиданную причину
• Исследование открывает путь к эффективному мониторингу уровня химиотерапевтических препаратов у онкологич…