Alpha Tauri 3D-graphics | Shutterstock
Door wetenschappers te helpen begrijpen hoe tRNA dynamisch verandert binnen microbiomen, de nieuwe sequentiestrategie zal veel beter inzicht geven in hoe microbiomen die in de natuur worden aangetroffen, reageren op omgevingsveranderingen zoals temperatuurvariatie of veranderingen in de beschikbaarheid van voedingsstoffen.
Het werk is het eerste van verschillende projecten van UChicago, gefinancierd door de Keck Foundation, die zich richten op microbiomen.
Microbiomen zijn tegenwoordig een gebied van intensief onderzoek, vanwege hun fundamentele en brede rol in gezondheid en ziekte.
Het team, onder leiding van professoren Tao Pan en A. Murat Eren, ontwikkelde nieuwe tools gericht op het bestuderen van transfer-RNA (tRNA) in de darmmicrobiomen van muizen. De huidige studie rapporteerde hoe tRNA-sequencing werd toegepast op monsters uit het darmmicrobioom van muizen die een vetrijk of vetarm dieet volgden.
Het gebruikte nieuw ontwikkelde software en rekenhulpmiddelen om een bibliotheek van tRNA-moleculen uit de muizendarmmonsters te genereren.
De bacteriën waaruit deze tRNA-moleculen kwamen, werden vervolgens geïdentificeerd. Eindelijk, bepaalde post-transcriptionele modificaties die in het tRNA optraden, werden gedetecteerd en gemeten.
Dr. Pan was verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de tRNA-sequencingtools, terwijl Eren werkte aan de rekenplatforms die bedoeld zijn om deze tools meer algemeen beschikbaar te maken.
tRNA-sequencing is een hulpmiddel van onschatbare waarde om op een kosteneffectieve manier grote hoeveelheden gegevens te verkrijgen, om een diepere verkenning van de activiteit van microbiomen bij mensen of in hun omgeving mogelijk te maken.
Bacteriële tRNA-moleculen worden verfijnd voor hun specifieke functie door post-transcriptionele modificaties te introduceren, waarvan er gemiddeld acht per tRNA-molecuul zijn.
De tools die in dit project worden gebruikt, zijn in staat om twee wijzigingen in een high-throughput sequencing- en analyseworkflow te detecteren. Bovendien, het kan de mate waarin deze wijziging aanwezig is schalen op een schaal van 0 tot 100 op elk van de gewijzigde locaties.
Een van de modificaties heet m1A en bleek te zijn verhoogd in de darmmicrobiomen van muizen op een vetrijk dieet. Dit is een historische ontdekking, het is de allereerste keer dat dergelijke veranderingen kunnen worden gedetecteerd op het niveau van modificatie van tRNA, in welk microbioom dan ook.
De wetenschappers geven toe dat ze niet weten wat de aanwezigheid van de m1A-modificaties eigenlijk betekent voor het microbioom. In zekere zin, ze volgen het biologische proces achteruit om de betekenis van dergelijke wijzigingen te ontdekken.
Het is bekend dat m1A de synthese mogelijk maakt van sommige eiwitten die soms in hogere niveaus aanwezig zijn in de ingewanden van muizen die een vetrijk dieet krijgen. Echter, het is niet duidelijk of de gevonden verschillen in de niveaus van de m1A-modificatie deel uitmaken van de reactie van de muis op dit dieet, of als de reeds bestaande modificatie slechts werd geactiveerd om de eiwitproductie te verhogen.
In de afgelopen twintig jaar, veel ontwikkelingen hebben plaatsgevonden in de moleculaire technologie en berekening. Ondanks dit, de onderzoekers merken op dat deze vooruitgang ons slechts oppervlakkige kennis heeft gebracht van microbiële levensprocessen en hoe ze omgaan met hun omgeving.
Het voordeel van de nieuwe tRNA-sequencingtechnologie is het vermogen om zowel een snelle als een relatief goedkope methode te bieden om te onderzoeken hoe vertaling in de kern werkt.
Dit zou mogelijk veel meer inzicht kunnen geven in hoe microben reageren na kleine veranderingen in de omgeving, vooral degenen die moeilijk te beoordelen zijn met traditionele methoden.
In aanvulling, het gebruik van deze tools zorgt voor meer kennis van de RNA-structuur en -functie, evenals van epigenetische veranderingen in RNA, in het snelgroeiende gebied van microbioomstudies.
De auteurs kijken uit naar een meer uitgebreide en snelle ontwikkeling van de tRNA-sequencingstrategie die ze hebben gepionierd.
Er zijn een aantal manieren om microbioomactiviteiten te onderzoeken, maar niets is sneller en levert meer datavolume op dan sequencing. Hier hebben we een nieuwe methode ontwikkeld die de activiteit van het microbioom rapporteert via tRNA en dit doet met een hoge doorvoer. Dat is echt de waarde."
Professor Tao Pan, Hoofd onderzoeker
Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .
Darmimmuuncellen kunnen verantwoordelijk zijn voor veranderingen in het metabolisme, vindt onderzoek
Wiskundig model onthult het risico op SARS-CoV-2-infectie na transplantatie van fecale microbiota
Infliximab kan de effectiviteit van sommige COVID-19-vaccins belemmeren
Darmmicrobioom is ook een realiteit in het foetale leven
Hoe massale screeningsinspanningen hebben geholpen bij het identificeren van meer gevallen van coeliakie bij kinderen
Tests gebruikt voor GERD-diagnose
Darmmicrobiota kan de ernst van COVID-19 voorspellen
De COVID-19-pandemie verspreidt zich naar alle uithoeken van de wereld. Maar niet iedereen wordt in hetzelfde tempo ziek. Een nieuwe studie gepubliceerd op de preprint-server medRxiv in april 2020 s
Type bovenste luchtwegbacteriën kan de ernst van astma beïnvloeden
Een nieuwe studie verhoogt de mogelijkheid om astmasymptomen te moduleren via de bacteriën die gewoonlijk in de bovenste luchtwegen leven. Het werk, die op 16 december werd gepubliceerd, 2019, in het
Patiënten met PDS kunnen baat hebben bij vitamine D-supplementen,
suggereert nieuw onderzoek Volgens een nieuwe studie van onderzoekers van de Universiteit van Sheffield, het nemen van vitamine D-supplementen kan helpen om de pijnlijke symptomen van het prikkelbare