RNK sekvenciranje nudi nove uvide u mikrobiom

Istraživači sa Sveučilišta u Chicagu smislili su revolucionarnu strategiju za proučavanje aktivnosti crijevnog mikrobioma-koristeći visokopropusno sekvenciranje tRNA.

3D grafika Alpha Tauri | Shutterstock

Pomažući znanstvenicima da shvate kako se tRNA dinamički mijenja unutar mikrobioma, nova strategija sekvenciranja pružit će mnogo bolji uvid u to kako mikrobiomi koji se nalaze u prirodi reagiraju na promjene u okolišu, poput promjena temperature ili promjene u dostupnosti hranjivih tvari.

Djelo je prvi od nekoliko projekata iz UChicaga, financira Keck Foundation, koji se usredotočuju na mikrobiome.

Mikrobiomi su danas područje intenzivnih istraživanja, zbog njihove temeljne i široke uloge u zdravlju i bolesti.

Tim, koju vode profesori Tao Pan i A. Murat Eren, razvio nove alate usmjerene na proučavanje prijenosne RNA (tRNA) u mikrobiomima crijeva miša. Trenutna studija je izvijestila kako je sekvenciranje tRNA primijenjeno na uzorke iz crijevnog mikrobioma miševa koji su bili na dijeti s visokim udjelom masti ili s niskim udjelom masti.

Koristila je novorazvijeni softver i računalne alate za generiranje biblioteke molekula tRNA iz uzoraka crijeva miša.

Zatim su identificirane bakterije iz kojih su došle te molekule tRNA. Konačno, određene post-transkripcijske modifikacije koje su se dogodile u tRNA otkrivene su i izmjerene.

Pan je bio odgovoran za razvoj alata za sekvenciranje tRNA, dok je Eren radio na računalnim platformama koje imaju za cilj učiniti te alate općenito dostupnijima.

sekvenciranje tRNA neprocjenjiv je alat za dobivanje velike količine podataka na isplativ način, kako bi se omogućilo dublje istraživanje aktivnosti mikrobioma pronađenih u ljudi ili u njihovoj okolini.

Bakterijske molekule tRNA fino su podešene za njihovu specifičnu funkciju uvođenjem post-transkripcijskih modifikacija, kojih u prosjeku ima osam po molekuli tRNA.

Alati korišteni u ovom projektu mogu otkriti dvije izmjene u tijeku rada za nizanje i analizu velike propusnosti. Štoviše, može skalirati stupanj do kojega je ta izmjena prisutna na ljestvici od 0 do 100 na svakom od promijenjenih mjesta.

Jedna od modifikacija naziva se m1A i utvrđeno je da se povećava u crijevnim mikrobiomima miševa na prehrani bogatom mastima. Ovo je povijesno otkriće, označavajući prvi put da su se takve promjene mogle otkriti na razini modifikacije tRNA, u bilo kojem mikrobiomu god.

Znanstvenici priznaju da ne znaju što prisutnost modifikacija m1A zapravo znači za mikrobiom. U smislu, oni prate biološki proces unatrag kako bi otkrili značaj takvih modifikacija.

Poznato je da m1A omogućuje sintezu nekih proteina koji su ponekad prisutni na višim razinama u crijevima miševa hranjenih ishranom s visokim udjelom masti. Međutim, nije jasno jesu li otkrivene razlike u razinama modifikacije m1A dio reakcije miša na ovu dijetu, ili ako je već postojeća modifikacija samo aktivirana kako bi se povećala proizvodnja proteina.

U posljednjih dvadeset godina, došlo je do velikog razvoja u molekularnoj tehnologiji i računanju. Usprkos ovome, istraživači komentiraju da su nam ovi pomaci donijeli samo površno znanje o mikrobnim životnim procesima i njihovoj interakciji s okolinom.

Prednost nove tehnologije sekvenciranja tRNA je njezina sposobnost da pruži brzu, ali i relativno jeftinu metodu istraživanja kako prijevod funkcionira u njezinoj srži.

To bi potencijalno moglo dati mnogo bolji uvid u to kako mikrobi reagiraju nakon malih promjena u okolišu, osobito one koje je teško procijeniti tradicionalnim metodama.

U Dodatku, upotreba ovih alata donosi bolje poznavanje strukture i funkcije RNK, kao i epigenetskih promjena u RNK, na područje brzog širenja studija mikrobioma.

Autori se vesele opsežnijem i bržem razvoju strategije sekvenciranja tRNA koju su uveli.

Postoji nekoliko načina za ispitivanje aktivnosti mikrobioma, ali ništa nije brže i daje vam veću količinu podataka od redoslijeda. Ovdje smo razvili novu metodu koja izvještava o aktivnosti mikrobioma kroz tRNA i to čini pri velikoj propusnosti. To je doista vrijednost. "

Profesor Tao Pan, Vodeći istraživač

Studija je objavljena danas u Nature Communications .

• Nove bakterijske vrste mogu pomoći u borbi protiv pretilosti i metaboličkih poremećaja
• Novi projekt koji financira Europa ima za cilj poboljšati istraživanje mikrobioma