RNA -sekventering giver ny indsigt i mikrobiomet

Forskere ved University of Chicago er kommet med en revolutionerende strategi for at studere tarmmikrobiomets aktivitet-ved hjælp af sekvensering af tRNA med høj gennemstrømning.

Alpha Tauri 3D -grafik | Shutterstock

Ved at hjælpe forskere med at forstå, hvordan tRNA ændrer sig dynamisk inden for mikrobiomer, den nye sekventeringsstrategi vil give meget bedre indsigt i, hvordan mikrobiomer, der findes i naturen, reagerer på miljøændringer såsom temperaturvariationer eller ændringer i tilgængelighed af næringsstoffer.

Værket er det første af flere projekter fra UChicago, finansieret af Keck Foundation, der fokuserer på mikrobiomer.

Mikrobiomer er et område med intensiv forskning i dag, på grund af deres grundlæggende og vidtrækkende rolle i sundhed og sygdom.

Holdet, ledet af professorerne Tao Pan og A. Murat Eren, udviklet nye værktøjer, der har til formål at studere transfer -RNA (tRNA) i musens tarmmikrobiomer. Den nuværende undersøgelse rapporterede, hvordan tRNA-sekventering blev anvendt på prøver fra tarmmikrobiomet fra mus, der enten var på en fed eller fedtfattig kost.

Det brugte nyudviklet software og beregningsværktøjer til at generere et bibliotek med tRNA -molekyler fra musens tarmprøver.

De bakterier, hvorfra disse tRNA -molekyler kom, blev derefter identificeret. Endelig, visse post-transkriptionelle modifikationer, der forekom i tRNA, blev påvist og målt.

Dr. Pan var ansvarlig for udviklingen af ​​tRNA -sekventeringsværktøjerne, mens Eren arbejdede på de beregningsplatforme, der har til formål at gøre disse værktøjer mere generelt tilgængelige.

tRNA-sekventering er et uvurderligt værktøj til at opnå store datamængder på en omkostningseffektiv måde, at tillade en dybere undersøgelse af aktiviteten af ​​mikrobiomer fundet i mennesker eller i deres omgivelser.

Bakterielle tRNA-molekyler finjusteres efter deres specifikke funktion ved at indføre post-transkriptionelle modifikationer, hvoraf der i gennemsnit er otte pr. tRNA -molekyle.

De værktøjer, der bruges i dette projekt, er i stand til at registrere to ændringer i en sekvensering og analyse-arbejdsgang med høj kapacitet. I øvrigt, den kan skalere i hvilken grad denne ændring er til stede på en skala fra 0 til 100 på hvert af de modificerede websteder.

En af ændringerne kaldes m1A og viste sig at være forøget i tarmmikrobiomer hos mus på en fedtholdig diæt. Dette er en historisk opdagelse, markerer første gang, at sådanne ændringer har været i stand til at blive detekteret på niveauet for modifikation af tRNA, uanset mikrobiom.

Forskerne indrømmer, at de ikke ved, hvad tilstedeværelsen af ​​m1A -modifikationerne faktisk betyder for mikrobiomet. I en vis forstand, de sporer den biologiske proces baglæns for at opdage betydningen af ​​sådanne ændringer.

Det er kendt, at m1A muliggør syntese af nogle proteiner, der undertiden er til stede på højere niveauer i tarme hos mus fodret med en fedtholdig kost. Imidlertid, det er ikke klart, om forskellene påvist i niveauerne af m1A -modifikationen er en del af musreaktionen på denne diæt, eller hvis den allerede eksisterende modifikation blot blev aktiveret for at øge proteinproduktionen.

I løbet af de sidste tyve år har der er sket mange udviklinger inden for molekylær teknologi og beregning. På trods af dette, forskerne kommenterer, at disse fremskridt kun har bragt os overfladisk viden om mikrobielle livsprocesser og hvordan de interagerer med deres miljø.

Fordelen ved den nye tRNA-sekventeringsteknologi er dens evne til at levere en hurtig og relativt billig metode til at undersøge, hvordan oversættelse fungerer i sin kerne.

Dette kan potentielt give meget mere indsigt i, hvordan mikrober reagerer efter små ændringer i miljøet, især dem, der er vanskelige at vurdere ved traditionelle metoder.

Ud over, brugen af ​​disse værktøjer bringer større viden om RNA -struktur og funktion, såvel som af epigenetiske ændringer i RNA, ind i det hurtigt ekspanderende område med mikrobiomundersøgelser.

Forfatterne ser frem til en mere omfattende og hurtig udvikling af den tRNA -sekventeringsstrategi, de har været banebrydende.

Der er en række måder at undersøge mikrobiomaktiviteter på, men intet er hurtigere og giver dig større mængde data end sekventering. Her har vi udviklet en ny metode, der rapporterer mikrobiomets aktivitet gennem tRNA og gør det ved høj gennemstrømning. Det er virkelig værdien. "

Professor Tao Pan, Lederforsker

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

• Nye bakteriearter kan hjælpe med at bekæmpe fedme og metaboliske lidelser
• Nyt europæisk finansieret projekt sigter mod at forbedre mikrobiomforskning