Секвенирование РНК позволяет по-новому взглянуть на микробиом

Исследователи из Чикагского университета разработали революционную стратегию изучения активности микробиома кишечника - с помощью высокопроизводительного секвенирования тРНК.

Альфа Тельца 3D Графика | Shutterstock

Помогая ученым понять, как тРНК динамически изменяется в микробиомах, новая стратегия секвенирования позволит лучше понять, как микробиомы, встречающиеся в природе, реагируют на изменения окружающей среды, такие как изменение температуры или изменение доступности питательных веществ.

Работа является первым из нескольких проектов от Калифорнийского университета в Чикаго, финансируется Фондом Кека, которые сосредоточены на микробиомах.

Сегодня микробиомы - это область интенсивных исследований, из-за их фундаментальной и широкой роли в здоровье и болезнях.

Команда, под руководством профессоров Тао Пана и А. Мурата Эрена, разработали новые инструменты, направленные на изучение транспортной РНК (тРНК) в микробиомах кишечника мышей. В текущем исследовании сообщается, как секвенирование тРНК применялось к образцам кишечного микробиома мышей, которые сидели на диете с высоким или низким содержанием жиров.

Он использовал недавно разработанное программное обеспечение и вычислительные инструменты для создания библиотеки молекул тРНК из образцов кишечника мыши.

Затем были идентифицированы бактерии, из которых произошли эти молекулы тРНК. Наконец-то, определенные посттранскрипционные модификации, которые произошли в тРНК, были обнаружены и измерены.

Доктор Пан отвечал за разработку инструментов секвенирования тРНК. в то время как Эрен работал над вычислительными платформами, которые должны сделать эти инструменты более общедоступными.

Секвенирование тРНК - бесценный инструмент для экономичного получения больших объемов данных, чтобы позволить более глубокое изучение активности микробиомов, обнаруженных у людей или в их окружении.

Молекулы бактериальной тРНК настраиваются для выполнения своей конкретной функции путем введения посттранскрипционных модификаций, из которых в среднем восемь на молекулу тРНК.

Инструменты, используемые в этом проекте, способны обнаруживать две модификации в высокопроизводительном рабочем процессе секвенирования и анализа. Кроме того, он может масштабировать степень присутствия этой модификации по шкале от 0 до 100 на каждом из измененных сайтов.

Одна из модификаций называется m1A, и было обнаружено, что она увеличивается в кишечном микробиоме мышей, соблюдающих диету с высоким содержанием жиров. Это историческое открытие, отмечая первый раз, когда такие изменения удалось обнаружить на уровне модификации тРНК, в любом микробиоме.

Ученые признают, что не знают, что на самом деле означает наличие модификаций m1A для микробиома. В некотором смысле они прослеживают биологический процесс в обратном направлении, чтобы обнаружить значение таких модификаций.

Известно, что m1A способствует синтезу некоторых белков, которые иногда присутствуют в более высоких количествах в кишечнике мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров. Тем не мение, неясно, являются ли обнаруженные различия в уровнях модификации m1A частью реакции мышей на эту диету, или если уже существующая модификация была просто активирована для увеличения продукции белка.

За последние двадцать лет много достижений произошло в молекулярной технологии и вычислениях. Несмотря на это, исследователи отмечают, что эти достижения принесли нам лишь поверхностные знания о жизненных процессах микробов и о том, как они взаимодействуют с окружающей средой.

Преимущество новой технологии секвенирования тРНК заключается в ее способности обеспечить быстрый и относительно недорогой метод изучения того, как трансляция работает в ее основе.

Это потенциально может дать гораздо больше информации о том, как микробы реагируют на небольшие изменения в окружающей среде. особенно те, которые сложно оценить традиционными методами.

Кроме того, использование этих инструментов позволяет лучше узнать структуру и функцию РНК, а также эпигенетических изменений в РНК, в быстро расширяющуюся территорию исследований микробиома.

Авторы надеются на более широкое и быстрое развитие стратегии секвенирования тРНК, которую они впервые использовали.

<цитата>

Есть несколько способов изучить активность микробиома. но ничто не работает быстрее и не дает большего объема данных, чем секвенирование. Здесь мы разработали новый метод, который сообщает об активности микробиома через тРНК и делает это с высокой пропускной способностью. Это действительно ценность ».

Профессор Тао Пан, Ведущий научный сотрудник

Исследование было опубликовано сегодня в Nature Communications .

• Новые виды бактерий могут помочь в борьбе с ожирением и нарушениями обмена веществ
• Новый проект, финансируемый Европой, направлен на улучшение исследований микробиома