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Al ayudar a los científicos a comprender cómo el ARNt cambia dinámicamente dentro de los microbiomas, La nueva estrategia de secuenciación proporcionará una mejor comprensión de cómo los microbiomas que se encuentran en la naturaleza reaccionan a los cambios ambientales, como la variación de temperatura o los cambios en la disponibilidad de nutrientes.
El trabajo es el primero de varios proyectos de UChicago, financiado por la Fundación Keck, que se centran en los microbiomas.
Los microbiomas son un área de investigación intensiva en la actualidad, por su papel fundamental y amplio en la salud y la enfermedad.
El equipo, dirigido por los profesores Tao Pan y A. Murat Eren, desarrolló nuevas herramientas destinadas a estudiar el ARN de transferencia (ARNt) en microbiomas intestinales de ratón. El estudio actual informó cómo se aplicó la secuenciación del ARNt a muestras del microbioma intestinal de ratones que estaban en una dieta alta o baja en grasas.
Usó software y herramientas computacionales recientemente desarrolladas para generar una biblioteca de moléculas de ARNt a partir de muestras de intestino de ratón.
A continuación, se identificaron las bacterias de las que procedían estas moléculas de ARNt. Finalmente, Se detectaron y midieron ciertas modificaciones postranscripcionales que ocurrieron en el ARNt.
El Dr. Pan fue responsable del desarrollo de las herramientas de secuenciación de ARNt, mientras que Eren trabajó en las plataformas computacionales que están destinadas a hacer que estas herramientas estén disponibles de manera más generalizada.
La secuenciación del ARNt es una herramienta invaluable para obtener grandes volúmenes de datos de manera rentable, para permitir una exploración más profunda de la actividad de los microbiomas que se encuentran en los seres humanos o en su entorno.
Las moléculas de ARNt bacteriano se ajustan para su función específica mediante la introducción de modificaciones postranscripcionales, de los cuales hay en promedio ocho por molécula de ARNt.
Las herramientas utilizadas en este proyecto son capaces de detectar dos modificaciones en un flujo de trabajo de análisis y secuenciación de alto rendimiento. Es más, puede escalar el grado en que esta modificación está presente en una escala de 0 a 100 en cada uno de los sitios modificados.
Una de las modificaciones se llama m1A y se encontró que aumentaba en los microbiomas intestinales de ratones con una dieta alta en grasas. Este es un descubrimiento histórico, marcando la primera vez que tales cambios se han podido detectar a nivel de modificación del ARNt, en cualquier microbioma.
Los científicos admiten que no saben qué significa realmente la presencia de las modificaciones de m1A para el microbioma. En un sentido, están rastreando el proceso biológico hacia atrás para descubrir el significado de tales modificaciones.
Se sabe que m1A permite la síntesis de algunas proteínas que a veces están presentes en niveles más altos en el intestino de ratones alimentados con una dieta alta en grasas. Sin embargo, no está claro si las diferencias detectadas en los niveles de la modificación de m1A son parte de la reacción del ratón a esta dieta, o si la modificación ya existente se activó simplemente para aumentar la producción de proteínas.
Durante los últimos veinte años, Se han producido muchos avances en la tecnología molecular y la computación. A pesar de esto, los investigadores comentan que estos avances solo nos han aportado un conocimiento superficial de los procesos de la vida microbiana y cómo interactúan con su entorno.
El beneficio de la nueva tecnología de secuenciación de ARNt es su capacidad para proporcionar un método rápido y relativamente económico para explorar cómo funciona la traducción en su esencia.
Potencialmente, esto podría proporcionar mucha más información sobre cómo reaccionan los microbios después de pequeños cambios en el medio ambiente. especialmente aquellos que son difíciles de evaluar por métodos tradicionales.
Además, el uso de estas herramientas aporta un mayor conocimiento de la estructura y función del ARN, así como de cambios epigenéticos en el ARN, en el territorio de rápida expansión de los estudios de microbiomas.
Los autores esperan un desarrollo más extenso y rápido de la estrategia de secuenciación del ARNt en la que han sido pioneros.
Hay varias formas de examinar las actividades del microbioma, pero nada es más rápido y le brinda más volumen de datos que la secuenciación. Aquí hemos desarrollado un nuevo método que informa la actividad del microbioma a través del ARNt y lo hace con un alto rendimiento. Ese es realmente el valor ".
Profesor Tao Pan, El investigador principal
El estudio fue publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
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