O sequenciamento de RNA oferece novos insights sobre o microbioma

Pesquisadores da Universidade de Chicago criaram uma estratégia revolucionária para estudar a atividade do microbioma intestinal - usando o sequenciamento de alto rendimento do tRNA.

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Ao ajudar os cientistas a entender como o tRNA muda dinamicamente dentro dos microbiomas, a nova estratégia de sequenciamento fornecerá uma visão muito melhor de como os microbiomas encontrados na natureza reagem às mudanças ambientais, como variação de temperatura ou mudanças na disponibilidade de nutrientes.

O trabalho é o primeiro de vários projetos da UChicago, financiado pela Fundação Keck, que se concentram em microbiomas.

Microbiomas são uma área de intensa pesquisa hoje, devido ao seu papel fundamental e abrangente na saúde e na doença.

O time, liderado pelos professores Tao Pan e A. Murat Eren, desenvolveu novas ferramentas destinadas a estudar o RNA de transferência (tRNA) em microbiomas intestinais de camundongos. O estudo atual relatou como o sequenciamento de tRNA foi aplicado a amostras do microbioma intestinal de camundongos que estavam em uma dieta rica ou pobre em gordura.

Ele usou um software recém-desenvolvido e ferramentas computacionais para gerar uma biblioteca de moléculas de tRNA a partir de amostras de intestino de camundongos.

As bactérias de onde vieram essas moléculas de tRNA foram então identificadas. Finalmente, certas modificações pós-transcricionais que ocorreram no tRNA foram detectadas e medidas.

Dr. Pan foi responsável por desenvolver as ferramentas de sequenciamento de tRNA, enquanto Eren trabalhou nas plataformas computacionais destinadas a tornar essas ferramentas mais acessíveis.

O sequenciamento de tRNA é uma ferramenta inestimável para a obtenção de grandes volumes de dados de maneira econômica, para permitir uma exploração mais profunda da atividade dos microbiomas encontrados em humanos ou em seus arredores.

Moléculas de tRNA bacterianas são ajustadas para sua função específica, introduzindo modificações pós-transcricionais, dos quais existem em média oito por molécula de tRNA.

As ferramentas utilizadas neste projeto são capazes de detectar duas modificações em um fluxo de trabalho de análise e sequenciamento de alto rendimento. Além disso, ele pode dimensionar o grau em que essa modificação está presente em uma escala de 0 a 100 em cada um dos locais modificados.

Uma das modificações é chamada de m1A e foi encontrada aumentada nos microbiomas intestinais de camundongos em uma dieta rica em gordura. Esta é uma descoberta histórica, marcando a primeira vez que tais mudanças foram capazes de ser detectadas no nível de modificação do tRNA, em qualquer microbioma.

Os cientistas admitem não saber o que a presença das modificações m1A realmente significa para o microbioma. Num sentido, eles estão rastreando o processo biológico para descobrir o significado de tais modificações.

Sabe-se que o m1A permite a síntese de algumas proteínas que às vezes estão presentes em níveis mais elevados no intestino de camundongos alimentados com uma dieta rica em gordura. Contudo, não está claro se as diferenças detectadas nos níveis da modificação m1A fazem parte da reação do camundongo a esta dieta, ou se a modificação já existente foi meramente ativada para aumentar a produção de proteína.

Nos últimos vinte anos, muitos desenvolvimentos ocorreram na tecnologia e computação molecular. Apesar disso, os pesquisadores comentam que esses avanços nos trouxeram apenas um conhecimento superficial dos processos microbianos da vida e como eles interagem com o meio ambiente.

O benefício da nova tecnologia de sequenciamento de tRNA é sua capacidade de fornecer um método rápido e de custo relativamente baixo para explorar como a tradução funciona em seu núcleo.

Isso poderia gerar muito mais insights sobre como os micróbios reagem após pequenas mudanças no ambiente, especialmente aqueles que são difíceis de avaliar por métodos tradicionais.

Além disso, o uso dessas ferramentas traz um maior conhecimento da estrutura e função do RNA, bem como de mudanças epigenéticas no RNA, no território de rápida expansão dos estudos de microbioma.

Os autores esperam um desenvolvimento mais amplo e rápido da estratégia de sequenciamento de tRNA em que foram pioneiros.

Existem várias maneiras de examinar as atividades do microbioma, mas nada é mais rápido e oferece mais volume de dados do que o sequenciamento. Aqui, desenvolvemos um novo método que relata a atividade do microbioma por meio do tRNA e o faz em alto rendimento. Esse é realmente o valor. "

Professor Tao Pan, Pesquisador Líder

O estudo foi publicado hoje em Nature Communications .

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