Zaporedje RNA ponuja nov vpogled v mikrobiom

Raziskovalci na Univerzi v Chicagu so pripravili revolucionarno strategijo za preučevanje aktivnosti črevesnega mikrobioma-z uporabo visoko zmogljivega zaporedja tRNA.

3D grafika Alpha Tauri | Shutterstock

S pomočjo znanstvenikom, da razumejo, kako se tRNA dinamično spreminja v mikrobiomih, nova strategija zaporedja bo zagotovila veliko boljši vpogled v to, kako se mikrobiomi v naravi odzivajo na okoljske spremembe, kot so temperaturne spremembe ali spremembe v razpoložljivosti hranil.

Delo je prvi od več projektov UChicaga, financira Keck Foundation, ki se osredotočajo na mikrobiome.

Mikrobiomi so danes področje intenzivnih raziskav, zaradi njihove temeljne in obsežne vloge pri zdravju in boleznih.

Ekipa, vodita profesorja Tao Pan in A. Murat Eren, razvil nova orodja za proučevanje transferne RNA (tRNA) v mikrobiomih črevesja miši. Trenutna študija je poročala, kako je bilo zaporedje tRNA uporabljeno za vzorce iz črevesnega mikrobioma miši, ki so bile na dieti z visoko vsebnostjo maščob ali z nizko vsebnostjo maščob.

Uporabil je novo razvito programsko opremo in računalniška orodja za ustvarjanje knjižnice molekul tRNA iz vzorcev črevesja miši.

Nato so bile identificirane bakterije, iz katerih so prišle te molekule tRNA. Končno, so bile zaznane in izmerjene nekatere post-transkripcijske spremembe, ki so se pojavile v tRNA.

Pan je bil odgovoren za razvoj orodij za sekvenciranje tRNA, medtem ko je Eren delal na računalniških platformah, katerih namen je narediti ta orodja širše dostopna.

sekvenciranje tRNA je neprecenljivo orodje za pridobivanje velike količine podatkov na stroškovno učinkovit način, omogočiti globlje raziskovanje aktivnosti mikrobiomov, ki jih najdemo pri ljudeh ali v njihovi okolici.

Bakterijske molekule tRNA se natančno prilagodijo svoji specifični funkciji z uvedbo post-transkripcijskih sprememb, od katerih jih je v povprečju osem na molekulo tRNA.

Orodja, uporabljena v tem projektu, lahko zaznajo dve spremembi v delovnem toku zaporedja in analize z visoko zmogljivostjo. Poleg tega, lahko meri lestvico, do katere je ta sprememba prisotna, na lestvici od 0 do 100 na vsakem od spremenjenih mest.

Ena od sprememb se imenuje m1A in je bilo ugotovljeno, da se je povečala v črevesnih mikrobiomih miši na prehrani z visoko vsebnostjo maščob. To je zgodovinsko odkritje, prvič zaznamovanje takšnih sprememb na ravni spreminjanja tRNA, v katerem koli mikrobiomu.

Znanstveniki priznavajo, da ne vedo, kaj prisotnost sprememb m1A dejansko pomeni za mikrobiom. V nekem smislu, sledijo biološkemu procesu nazaj, da bi odkrili pomen takšnih sprememb.

Znano je, da m1A omogoča sintezo nekaterih beljakovin, ki so včasih prisotne na višjih ravneh v črevesju miši, hranjenih s prehrano z visoko vsebnostjo maščob. Vendar pa ni jasno, ali so razlike, ugotovljene v ravneh modifikacije m1A, del reakcije miši na to prehrano, ali če je bila že obstoječa sprememba zgolj aktivirana za povečanje proizvodnje beljakovin.

V zadnjih dvajsetih letih, prišlo je do številnih napredkov v molekularni tehnologiji in računalništvu. Ne glede na to, raziskovalci komentirajo, da so nam ti napredki prinesli le površno znanje o mikrobnih življenjskih procesih in o njihovem medsebojnem delovanju z okoljem.

Prednost nove tehnologije sekvenciranja tRNA je njena sposobnost, da zagotovi hitro in razmeroma poceni metodo raziskovanja delovanja prevajanja v svojem jedru.

To bi lahko prineslo veliko več vpogleda v to, kako se mikrobi odzovejo na majhne spremembe v okolju, zlasti tiste, ki jih je težko oceniti s tradicionalnimi metodami.

Poleg tega uporaba teh orodij prinaša večje poznavanje strukture in delovanja RNA, pa tudi epigenetskih sprememb v RNA, na hitro širijoče se področje študij mikrobiomov.

Avtorji se veselijo obsežnejšega in hitrejšega razvoja strategije zaporedja tRNA, ki so jo uvedli.

Obstaja več načinov za preučevanje aktivnosti mikrobiomov, vendar nič ni hitrejše in vam prinese večjo količino podatkov kot zaporedje. Tu smo razvili novo metodo, ki poroča o aktivnosti mikrobioma skozi tRNA in to počne pri visoki prepustnosti. To je res vrednost. "

Profesor Tao Pan, Vodilni raziskovalec

Študija je bila objavljena danes v Nature Communications .

• Nove bakterijske vrste lahko pomagajo v boju proti debelosti in presnovnim motnjam
• Namen novega projekta, ki ga financira Evropska unija, je izboljšati raziskave mikrobiomov