DNS -metilezés felfedezése baktériumokból és mikrobiómából nanopórusos technológia segítségével

Napló neve: Természeti módszerek

A cikk címe: Többféle DNS -metilezés felfedezése egyedi baktériumokból és mikrobiómákból nanopórus -szekvenálás segítségével

Levelezési cím: Gang Fang, PhD

Lényeg:

• A bakteriális DNS -metilezés különböző szekvenciakontextusokban történik, és fontos funkcionális szerepet játszik a sejtvédelemben és a génszabályozásban. Egyre több tanulmány számolt be arról, hogy a bakteriális DNS -metilezésnek fontos szerepe van a klinikailag releváns fenotípusok, például a virulencia, gazda gyarmatosítás, sporuláció, biofilm képződés, többek között.
• A bakteriális metilómák a DNS-metilezés három elsődleges formáját tartalmazzák:N6-metiladenin (6 mA), N4-metil-citozin (4 mC) és 5-metil-citozin (5 mC). Az emlősök genomjaiban a DNS -metilezés feltérképezéséhez széles körben használt biszulfit -szekvenálás nem hatékony a bakteriális metilómák feloldásában. Egy molekula valós idejű (SMRT) képes hatékonyan leképezni a 6mA és 4mC eseményeket, és felhatalmazták a> 4 tanulmányozását, 000 bakteriális metilóm az elmúlt tíz évben. Azonban, Az SMRT szekvenálás nem képes hatékonyan kimutatni az 5 mC metilációt.

Eredmények: Ebben a munkában, kifejlesztettünk egy új módszert, amely lehetővé teszi a nanopórus szekvenálást a széles körben alkalmazható metilezési felfedezéshez. Alkalmaztuk az egyes baktériumokra és a bél mikrobiómára a megbízható metilációs felfedezés érdekében. Továbbá, bemutattuk a DNS -metilezés alkalmazását nagy felbontású mikrobiomák elemzéséhez, a mobil genetikai elemek feltérképezése a gazdaszervezetük genomjaival közvetlenül a mikrobiomákból.

Miért érdekes a kutatás:

• Harcolni a bakteriális kórokozókkal. Az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia nagy kockázatot jelent a közegészségre. A bakteriális kórokozókkal való legjobb küzdelem érdekében fontos új drogcélpontok felfedezése. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy a bakteriális DNS -metilezés fontos szerepet játszik a baktériumok fiziológiájának szabályozásában, mint például a virulencia, sporuláció, biofilm képződés, a kórokozó-gazda kölcsönhatás stb. Ebben a munkában az új módszer lehetővé teszi a kutatók számára, hogy hatékonyabban fedezzék fel a bakteriális kórokozókból származó új DNS-metilezést, új lehetőségek megnyitása új célok felfedezésére új inhibitorok tervezése érdekében.
• A mikrobióma jobb megértése érdekében. Annak ellenére, hogy egyre jobban megbecsülik a mikrobiom emberi egészségben betöltött szerepét, A mikrobiomák átfogó jellemzése továbbra is nehéz. A mikrobióma terápiás erejének hatékony kihasználása érdekében fontos megérteni az emberi baktériumok specifikus baktériumfajait és törzseit. Új módszerünk ötvözi a hosszú leolvasási szekvenálás és a bakteriális DNS -metilezés erejét, hogy feloldja a komplex mikrobiómamintákat egyes fajokká és törzsekké. Így, továbbá lehetővé teszi az emberi mikrobióma nagyobb felbontású jellemzését orvosi alkalmazásokhoz.
• A mobil genetikai elemek (gyakran az antibiotikum -rezisztencia génjeit kódoló) metiláción alapuló feltérképezésének ereje a gazdaszervezeti genomjaikhoz szintén segít nyomon követni az antibiotikum -rezisztencia gének átvitelét.

Hogyan: A DNS -metilezés három típusának vizsgálatával a szekvenciakontextusok nagy változatosságában, Megfigyeltük, hogy a nanopórus szekvenáló jel komplex heterogenitást mutat az azonos típusú metilezési események között. Ennek a komplexitásnak a rögzítésére és a nanopórus szekvenálás lehetővé tételére a széles körben alkalmazható metilezési felfedezéshez, képzési adatállományt készítettünk a baktériumfajok választékából, és kifejlesztettünk egy új módszert, amely a DNS-metilezés három formájának azonosítását és finom feltérképezését egy többcímkés osztályozási tervbe kapcsolja.

Értékeltük a módszert, majd alkalmaztuk az egyes baktériumokra és az egér bél mikrobiomjára a megbízható metilációs felfedezés érdekében. Továbbá, a mikrobiómanalízis során bemutattuk a DNS -metilezés használatát metagenomikus kontigok összekeverésére, mobil genetikai elemek társítása a gazdaszervezet genomjaival, és először, azonosítani a rosszul összeszerelt metagenomikus összefüggéseket.

A Sínai -hegy Gang Fang a műről azt mondta:

• A DNS -metilezés fontos szerepet játszik az emberi genomban, és széles körben tanulmányozzák az egészség és a különböző betegségek területén. A DNS -metilezés a baktériumokban is elterjedt, de jelenlegi megértésünk még viszonylag korai szakaszban van.
• Egyre több tanulmány számolt be arról, hogy a bakteriális DNS -metilezés fontos szerepet játszik a patogén baktériumok orvosilag releváns fenotípusainak szabályozásában, mint a virulencia, biofilm képződés, virulencia, sporuláció, többek között.
• A bakteriális DNS -metilezés szélesebb körű és mélyebb vizsgálatához megbízható technológiákra van szükség, és új módszerünk fontos hiányosságot pótol, mivel most lehetővé teszi a Nanopore szekvenálás használatát, hogy új felfedezéseket tegyen a bakteriális genomokból.
• Ez az új módszer széles körben használható a baktériumokból származó DNS -metilezés különböző formáinak felfedezésére, a baktériumok epigenetikai szabályozásának funkcionális tanulmányainak segítése, és a bakteriális epigenómák kiaknázása hatékonyabb metagenomikai elemzésekhez.

• A pusztító májbetegség viszketésének meglepő oka van
• A tanulmány utat nyit a rákos betegek kemoterápiás gyógyszerszintjének hatékony ellenőrzéséhez