Il sequenziamento dell'RNA offre nuove informazioni sul microbioma

I ricercatori dell'Università di Chicago hanno escogitato una strategia rivoluzionaria per studiare l'attività del microbioma intestinale, utilizzando il sequenziamento ad alto rendimento del tRNA.

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Aiutando gli scienziati a capire come cambia dinamicamente il tRNA all'interno dei microbiomi, la nuova strategia di sequenziamento fornirà informazioni molto migliori su come i microbiomi presenti in natura reagiscono ai cambiamenti ambientali come la variazione di temperatura o i cambiamenti nella disponibilità di nutrienti.

L'opera è il primo di numerosi progetti di UChicago, finanziato dalla Fondazione Keck, che si concentrano sui microbiomi.

I microbiomi sono un'area di ricerca intensiva oggi, a causa del loro ruolo fondamentale e di ampio respiro nella salute e nella malattia.

Il gruppo, guidato dai professori Tao Pan e A. Murat Eren, ha sviluppato nuovi strumenti volti a studiare l'RNA di trasferimento (tRNA) nei microbiomi intestinali dei topi. L'attuale studio ha riportato come il sequenziamento del tRNA è stato applicato a campioni del microbioma intestinale di topi che seguivano una dieta ricca o povera di grassi.

Ha utilizzato software e strumenti computazionali di nuova concezione per generare una libreria di molecole di tRNA dai campioni di intestino di topo.

Sono stati quindi identificati i batteri da cui provenivano queste molecole di tRNA. Finalmente, alcune modifiche post-trascrizionali che si sono verificate nel tRNA sono state rilevate e misurate.

Il Dr. Pan era responsabile dello sviluppo degli strumenti di sequenziamento del tRNA, mentre Eren ha lavorato sulle piattaforme computazionali che hanno lo scopo di rendere questi strumenti più generalmente disponibili.

Il sequenziamento del tRNA è uno strumento prezioso per ottenere elevati volumi di dati in modo economico, per consentire un'esplorazione più profonda dell'attività dei microbiomi presenti negli esseri umani o nei loro dintorni.

Le molecole di tRNA batterico sono messe a punto per la loro funzione specifica introducendo modifiche post-trascrizionali, di cui in media otto per molecola di tRNA.

Gli strumenti utilizzati in questo progetto sono in grado di rilevare due modifiche in un flusso di lavoro di analisi e sequenziamento ad alto rendimento. Inoltre, può scalare il grado in cui questa modifica è presente su una scala da 0 a 100 in ciascuno dei siti modificati.

Una delle modifiche si chiama m1A ed è risultata aumentata nei microbiomi intestinali dei topi con una dieta ricca di grassi. Questa è una scoperta storica, segnando la prima volta che tali cambiamenti sono stati in grado di essere rilevati a livello di modifica del tRNA, in qualsiasi microbioma qualunque.

Gli scienziati ammettono di non sapere cosa significhi effettivamente la presenza delle modifiche m1A per il microbioma. In un senso, stanno tracciando il processo biologico a ritroso per scoprire il significato di tali modificazioni.

È noto che m1A consente la sintesi di alcune proteine ​​che a volte sono presenti a livelli più elevati nell'intestino di topi alimentati con una dieta ricca di grassi. Però, non è chiaro se le differenze rilevate nei livelli della modifica m1A facciano parte della reazione del topo a questa dieta, o se la modifica già esistente è stata semplicemente attivata per aumentare la produzione di proteine.

Negli ultimi vent'anni, molti sviluppi si sono verificati nella tecnologia molecolare e nel calcolo. Nonostante questo, i ricercatori commentano che questi progressi ci hanno portato solo una conoscenza superficiale dei processi vitali microbici e di come interagiscono con il loro ambiente.

Il vantaggio della nuova tecnologia di sequenziamento del tRNA è la sua capacità di fornire un metodo rapido e relativamente economico per esplorare come funziona la traduzione alla base.

Ciò potrebbe potenzialmente fornire molte più informazioni su come i microbi reagiscono a seguito di piccoli cambiamenti nell'ambiente, soprattutto quelli che sono difficili da valutare con i metodi tradizionali.

Inoltre, l'uso di questi strumenti porta una maggiore conoscenza della struttura e della funzione dell'RNA, così come di cambiamenti epigenetici nell'RNA, nel territorio in rapida espansione degli studi sul microbioma.

Gli autori attendono con impazienza uno sviluppo più ampio e rapido della strategia di sequenziamento del tRNA di cui sono stati pionieri.

Esistono diversi modi per esaminare le attività del microbioma, ma niente è più veloce e ti dà più volume di dati rispetto al sequenziamento. Qui abbiamo sviluppato un nuovo metodo che riporta l'attività del microbioma attraverso il tRNA e lo fa ad alto rendimento. Questo è davvero il valore".

Professor Tao Pan, Ricercatore capo

Lo studio è stato pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura .

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