Az új eszköz segít lefordítani a mikrobák és a test közötti összetett kommunikációt

A Quadram Intézet és az Earlham Intézet tudósai által kifejlesztett új eszköz segít lefordítani a mikrobióma és a test közötti összetett kommunikációt. Az eszköz értékes lesz azoknak a kutatóknak, akik megpróbálják megérteni, hogyan befolyásolják a mikrobák az egészséget, betegségekhez vezető változások, és rámutatnak a lehetséges kábítószer -célpontokra.

Az emberi bél mikrobiomának fontos szerepe van egészségünk megőrzésében. Fontos, hogy tápanyagokat nyerjünk az élelmiszerekből, és egyre nyilvánvalóbb, hogy szerepet játszik a különböző krónikus, terminális és életmódbeli betegségek. A mikrobióma összetételében bekövetkezett változásokat a 2 -es típusú cukorbetegséghez társították, elhízás és gyulladásos bélbetegség (IBD), de nem világos, hogy ezek a változások hogyan idézik elő a különböző állapotokat, vagy ezek inkább tünetek.

A mechanizmusok feloldásának megkezdéséhez a kutatók a mikrobák és gazdaszervezeteik közötti kommunikációra összpontosítanak, beleértve az embereket is. A mikrobák különféle metabolitokat szabadítanak fel, fehérjék és RNS -molekulák, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy kommunikáljanak a gazdaszervezet más fehérjeivel. Ez válaszreakciót válthat ki a gazdahálózatokból, ami a különböző folyamatokat moduláló gazdagének be- vagy kikapcsolását eredményezi.

Ezeknek az országokon átnyúló kommunikációnak a fordítása a mikrobiális és a gazdaproteinek között létfontosságú, ha meg akarjuk érteni azokat a folyamatokat, amelyek hatással vannak az egészségre és a betegségekre is. Ilyen királyságközi kommunikációs vizsgálatokat végeztek egyes baktériumok esetében, elsősorban patogén fajok, amelyek specifikus betegségállapotokat váltanak ki. De a mikrobiom több ezer különböző fajt tartalmazhat, mindegyik potenciálisan kommunikál különböző gazdaproteinek tömbjével, sok különböző jelátviteli úthoz és élettani folyamathoz kapcsolódik.

Ahhoz, hogy kezelni tudja ezeket az összetett kommunikációkat, Dr. Korcsmaros Tamás és Dr. Padhmanand Sudhakar a Quadram Intézetből és az Earlham Intézetből és kollégái kifejlesztettek egy MicrobioLink nevű integrált számítási csővezetéket. Megjelent a folyóiratban Sejtek , A MicrobioLink összekapcsolja a mikrobiális fehérjéket a gazdafehérjékkel, amelyekkel valószínűleg kölcsönhatásba lépnek, majd arra következtet, hogy ezek az interakciók hogyan befolyásolják a gazdasejt sejtfolyamatait.

A kutatók a Microbiolink segítségével tesztelhetnek egy sor fehérjét, amelyek például egy egész mikrobiális közösség által kiválasztott fehérjék lehetnek, kísérleti adatokból vagy meglévő adatbázisokból származó gazdaproteinek megfelelő listájával szemben. A csővezeték ezután megjósolja a kölcsönhatásokat a mikrobiális és a gazdaproteinek között, azok molekuláris jellemzői, például doménjei és motívumai alapján. A fehérje-fehérje kölcsönhatások potenciálisan érdekes kommunikációs csatornákat képviselnek a baktériumok és a gazdaszervezet között.

A Microbiolink ereje a következő lépésben jön, amely egy elvet alkalmaz, diffúziónak nevezik, a hálózattudományban, hogy nyomon kövessék a mikrobiális és a gazdaproteinek közötti kölcsönhatások hatásait a további gazdaszervezeti folyamatokra. Ez a validált molekuláris kölcsönhatások meglévő adatbázisait használja a gazdafehérjékből érkező jelek követésére (amelyek várhatóan kötődnek a mikrobiális fehérjékhez, és így módosítják őket) a gazda másik célgénjeihez vagy fehérjéihez. Megfelelő szűréssel, ez azonosítani tudja a kulcsfontosságú csomópontokat a hálózatokban és specifikus géneket vagy fehérjéket a gazdaszervezetben, amelyeket a mikrobák és a gazda közötti eredeti kommunikáció befolyásol.

A csővezeték teszteléséhez a kutatócsoport egy esettanulmányt végzett, amely csak Crohn -betegségben szenvedő betegekben található bakteriális fehérjékből álló összeállítást használt, és egy másik fehérjekészlet, amely csak egészséges emberekben található. A MicrobioLink segítségével összehasonlították, hogy a különböző fehérjekészletek hogyan befolyásolták az autofágia hatását, Ez egy fontos sejtfolyamat, amelyről ismert, hogy a Crohn -betegségben szabályozatlan. Ez egy olyan hálózatot tárt fel, amely világosan elkülönített jelzőutakkal rendelkezik, kizárólag a betegségre és az egészséges környezetre, végül, befolyásolja az autofágia gének expresszióját.

Ezeket a megállapításokat kísérletileg is meg kell erősíteni, de egy lehetséges mechanizmusra mutatnak, amely összekapcsolja a mikrobiomot és a Crohn -betegséget. Az esettanulmány azt is bemutatja, hogy ez az integrált számítási csővezeték képes -e lefordítani a mikrobák és a gazdaszervezet közötti kommunikációt, hogy elkezdhessük megérteni a szervezetre gyakorolt ​​hatásaikat, valamint az egészségre és a betegségekre gyakorolt ​​hatásukat.

A mikrobióma más betegségekre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása mellett A MicrobioLink felhasználható a probiotikus baktériumok sokaságára vagy baktériumközösségeire gyakorolt ​​jótékony hatások kiszűrésére is, és nem csak az emberekben.

Alapvetően, Most módszert kínálunk a tudományos közösség számára, hogy jobban megértse, hogyan befolyásolják a kommenzális vagy probiotikus baktériumok az egészségünket. Ez egy számítási elemző eszköz, tehát az első lépés a fókuszált kísérleti tanulmányok tervezése felé, de reméljük, hogy ez már segíteni fog a kollégáknak abban, hogy kihasználják a különböző betegek meglévő adatait, és új klinikai beavatkozási vizsgálatokat eredményeznek. "

Dr. Korcsmaros Tamás, Quadram Intézet

"Mivel a MicrobioLink sokoldalú és agnosztikus az élőlényekre, alkalmazható lesz az állatállományban, valamint annak elemzésében, hogy a talaj mikrobioma hogyan befolyásolja a növények egészségét. " - tette hozzá Padhmanand Sudhakar.

Azonnal, a csapat a MicrobioLink alkalmazásával igyekszik megérteni a SARS-CoV-2 vírus hatását a COVID-19 világjárvány mögött.

• Környezeti vegyszerek, amelyek a bél mikrobiómájának és egészségének változásához kapcsolódnak
• Az alkoholmentes zsíros májbetegség diagnosztizálása és kezelése