De mënschlechen Darmmikrobiom huet wichteg Rollen fir eis gesond ze halen. Et ass vital fir Nährstoffer aus Iessen ze kréien, an et gëtt méi offensichtlech datt et eng Roll bei verschiddene chronesche spillt, terminal a Liewensstil Krankheeten. Ännerungen an der Zesummesetzung vum Mikrobiom si mam Typ 2 Diabetis verbonne ginn, Adipositas an entzündlech Darmkrankheet (IBD), awer et ass net kloer wéi dës Ännerungen den Ufank vu verschiddene Bedéngungen verursaachen, oder ob se amplaz e Symptom sinn.
Fir d'Mechanismen unzepaken, Fuerscher fokusséiere sech op d'Kommunikatioun tëscht Mikroben an hiren Hostorganismen, Mënschen abegraff. Mikroben verëffentlechen eng Vielfalt vu Metaboliten, Proteinen a RNA Moleküle, déi et hinnen erlaben mat anere Proteine vum Hostorganismus ze kommunizéieren. Dëst kann eng Äntwert vun den Hostnetzwierker ausléisen, wat zu Hosten Genen ausschalt oder auszeschalten déi verschidde Prozesser moduléieren.
Dës Cross-Kingdom Kommunikatiounen tëscht Mikrobien a Gaaschtproteine z'iwwersetzen ass vital wa mir d'Prozesser verstoen déi d'Gesondheet souwéi d'Krankheet beaflossen. Esou Inter-Räich Kommunikatiounsstudien goufen fir e puer Bakterien gemaach, haaptsächlech pathogen Aarten, déi spezifesch Krankheetsbedéngungen ausléisen. Awer de Mikrobiom kann Dausende vu verschiddenen Arten enthalen, all potenziell kommunizéieren mat enger Rei vu verschiddene Hostproteine, verbonne mat ville verschiddene Signalweeër a physiologeschen Prozesser.
Fir dës komplex Kommunikatioun an de Grëff ze kréien, Dr Tamas Korcsmaros an Dr Padhmanand Sudhakar vum Quadram Institut an dem Earlham Institut a Kollegen hunn eng integréiert computational Pipeline mam Numm MicrobioLink entwéckelt. Verëffentlecht am Journal Zellen , MicrobioLink verbënnt mikrobiell Proteine mat Hostproteine mat deenen se wahrscheinlech interagéieren, an da léiert wéi dës Interaktiounen d'Zellularprozesser am Host beaflossen.
Fuerscher kënne Microbiolink benotze fir eng Rei vu Proteinen ze testen, wat zum Beispill d'Proteine kënne sinn, déi vun enger ganzer mikrobieller Gemeinschaft secretéiert ginn, géint eng relevant Lëscht vun Hostproteine aus experimentellen Donnéeën oder existente Datenbanken. D'Pipeline virausgesot dann Interaktiounen tëscht mikrobiellen a Gaaschtproteine baséiert op hire respektiven molekulare Funktiounen wéi Domainen a Motiver. Protein-Protein Interaktioune representéieren potenziell interessant Kommunikatiounskanäl tëscht Bakterien a Host.
D'Kraaft vum Microbiolink kënnt am nächste Schrëtt, deen e Prinzip benotzt, Diffusioun genannt, an der Netzwierkwëssenschaft fir d'Auswierkunge vun den Interaktiounen tëscht de Mikrobien a Gaaschtproteine op aner Hostprozesser méi no ënnen ze verfollegen. Dëst benotzt existent Datenbanken vu validéierten molekulare Interaktiounen fir Signaler vu Hostproteine ze verfollegen (virausgesot gebonnen ze sinn an dofir modifizéiert vu mikrobielle Proteinen) duerch an aner Zilgenen oder Proteinen am Host. Mat passenden Filterung, dëst kann Schlësselknoten an Netzwierker a spezifesche Genen oder Proteinen am Host identifizéieren, déi vun der ursprénglecher Kommunikatioun tëscht de Mikroben an dem Host betraff sinn.
Fir d'Pipeline ze testen, d'Fuerschungsteam huet eng Fallstudie duerchgefouert mat engem Kompendium vu bakteriellen Proteinen, déi nëmme bei Patienten mat der Crohn Krankheet fonnt goufen, an en anere Set vu Proteinen, déi nëmme bei gesonde Leit fonnt ginn. Si hunn MicrobioLink benotzt fir ze vergläichen wéi déi verschidde Sätz vu Proteinen d'Autophagie beaflossen, wat e wichtege celluläre Prozess ass dee bekannt ass bei der Crohn Krankheet ze dysreguléieren. Dëst huet en Netzwierk mat kloer getrennten Signalweeër opgedeckt exklusiv fir d'Krankheet a gesond Kontexter an, schlussendlech, den Ausdrock vun autophagy Genen beaflossen.
Dës Erkenntnisser musse experimentell bestätegt ginn awer si weisen op e potenziellen Mechanismus, deen de Mikrobiom an d'Crohn Krankheet verbënnt. De Fallstudie weist och de Potenzial fir dës integréiert computational Pipeline fir d'Kommunikatioun tëscht Mikroben a Host ze iwwersetzen sou datt mir ufänken hir Effekter op de Kierper ze verstoen, an hir Implikatiounen op Gesondheet a Krankheet.
Wéi och den Afloss vum Mikrobiom op aner Krankheeten ze studéieren, MicrobioLink kéint och benotzt ginn fir déi positiv Auswierkungen op den Host vun probiotesche Bakterien oder Gemeinschaften vu Bakterien ofzehuelen, an net nëmme bei de Mënschen.
Prinzipiell, mir liwweren elo eng Method fir d'wëssenschaftlech Gemeinschaft fir besser ze verstoen wéi commensal oder probiotesch Bakterien eis Gesondheet beaflossen. Et ass e computational Analyseinstrument, also den éischte Schrëtt a Richtung Design fokusséiert experimentell Studien awer mir hoffen et wäert de Kollegen scho hëllefen den existente Räichtum vun Daten vu verschiddene Patienten ze notzen, a féieren nei klinesch Interventiounsstudien. "
Dr Tamas Korcsmaros, Quadram Institut
"Wéi MicrobioLink villsäiteg an agnostesch fir d'Organismen ass, et wäert Uwendungen an der Déieregesondheet hunn, wéi och an der Analyse wéi de Buedemmikrobiom d'Planzgesondheet beaflosst. " - Padhmanand Sudhakar huet derbäigesat.
Méi direkt, d'Team sicht MicrobioLink uwenden fir d'Effekter vum SARS-CoV-2 Virus hannert der COVID-19 Pandemie ze verstoen.