5 Minutės
Neįprastai dideli DNR žiedai burnos mikrobiome
Tyrėjai nustatė išskirtinai didelius DNR kilpas, kurias neša bakterijos žmogaus burnoje. Šios kilpos gali paveikti burnos sveikatą ir imuninę sąveiką bei galimai siejamos su mažesniu kai kurių vėžio rūšių dažniu. Apskriti genetiniai elementai, pavadinti „Inocles“, atrodo esantys nauja labai didelių, plazmidėms panašių ekstrachromosominių DNR klasė, aptinkama Streptococcus rūšyse, kolonizuojančiose burnos ertmę.
Tokijo universiteto tyrėjai vadovavo studijai, pirmą kartą aprašiusiai Inocles. Pasak komandos, šie žiedai veikia kaip moduliniai genų paketai, padedantys bakterijoms prisitaikyti prie streso ir kintančios burnos aplinkos — tarsi papildomi išlikimo įrankiai šalia pagrindinio bakterijų chromosomos. Kaip paaiškina pagrindinė projekto mikrobiologė, tyrinėjant burnos mikrobiomą atsiskleidžia daug genetinių mechanizmų, kurie vis dar mažai suprantami; Inocles prideda anksčiau nematytą sluoksnį šiai sudėtingumui.
Inocles rastos Streptococcus bakterijose. (Kiguchi et al., Nat. Commun., 2025)
Kaip elementai buvo atrasti ir kaip dažni jie yra
Atranka prasidėjo nuo orientacinės seka analizės, atliktos iš 56 savanorių seilių mėginių. Norėdami ištirti, kiek plačiai paplitę šie struktūriniai elementai, mokslininkai vėliau patikrino išplėstinį 476 seilių mėginių rinkinį. Rezultatai rodo, kad maždaug trijose iš keturių tirtų žmonių burnos bakterijose buvo randami Inocles, todėl šie elementai, sprendžiant iš duomenų, yra įprasta burnos mikrobiomo sudedamoji dalis.
Vienas iš iššūkių, lėtinusių Inocles atpažinimą, yra jų didelis dydis. Standartinės trumpųjų skaitymų sekoskaitos (short-read) darbo eigos dalys fragmentuoja DNR į mažas dalis prieš surinkimą, todėl labai didelių apskritų elementų atstatyti sunku. Norėdami tai įveikti, tyrėjai sukūrė pritaikytą procesą pavadinimu preNuc, kuris pašalina žmogaus DNR iš seilių mėginių prieš sekoskaitą, taip reikšmingai supaprastindamas bakterijų genomų ir didelių ekstrachromosominių elementų surinkimą. Naudodami šį metodą, jie išmatavo, kad vidutinis Inocle ilgis siekia apie 350 kilobazinių porų — maždaug dešimt kartų didesnis už daugelį įprastų plazmidžių, kurie paprastai yra keliasdešimt kilobazinių porų.
Genai, funkcijos ir galimi apsauginiai poveikiai
Funkcinis turinys
Išplėstinis Inocles ilgis talpina genus, kurie logiškai gali prisidėti prie bakterijų išlikimo burnoje: sistemos oksidacinio streso atsparumui, takai DNR pažeidimų remontui ir sienelės susiję genai, galintys reguliuoti atsakus į išorinį stresą. Šios funkcijos leidžia manyti, kad Inocles galėtų padėti Streptococcus štamams išlikti esant imuninėms atakoms, dažniems pH pokyčiams ir kontaktui su reaktyviomis molekulėmis burnos ertmėje.
Sąsaja su vėžiu
Nenumatytu modeliu paaiškėjo, jog seilių mėginiuose iš asmenų, sergančių galvos ir kaklo vėžiu, Inocles buvo žymiai mažiau nei mėginiuose iš asmenų be vėžio. Ši koreliacija leidžia manyti apie galimą apsauginį šių elementų vaidmenį — tiesiogiai veikiant vietinę naviko riziką arba netiesiogiai atspindint platesnius burnos ekologijos pokyčius, sutampančius su vėžiu. Tačiau priežastinis ryšys nėra įrodytas: mažesnis Inocles skaičius gali būti vėžio ar jo gydymo pasekmė arba trečiasis veiksnys gali įtakoti tiek vėžio riziką, tiek šių DNR žiedų buvimą.
Atviri klausimai ir tolimesni tyrimai
Pagrindiniai būsimi žingsniai apima funkcinį tyrimą, siekiant tiksliai nustatyti, ką Inocle genai daro bakterijų fiziologijoje; eksperimentus, ar šie elementai gali persikelti tarp bakterijų ar net tarp žmonių; ir ilgalaikius stebėjimus, kad būtų patikrinta, ar Inocles veikia vėžio riziką, burnos uždegimą ar sistemines imuninės reakcijas. Komanda planuoja ištirti, kaip Inocles elgiasi oksidacinio streso sąlygomis, ar gali plisti per horizontalią genų perdavimą ir koks jų stabilumas skirtinguose šeimininkuose.
Eksperto įžvalga
Dr. Lena Morales, mikrobinė genetikė ir mokslo komunikatorė: "Inocles radimas panašus į anksčiau nematomų priedų atradimą knygoje apie burnos mikrobiomą. Jų dydis leidžia nešiotis pilnas modulių rinkinius, galinčius klinikinės reikšmės reikšme pakeisti bakterijų elgseną. Dabar prioritetas yra pereiti nuo koreliacijos prie mechanizmo: kontroliuojami laboratoriniai eksperimentai ir kruopščiai suplanuoti ilgalaikiai kohortiniai tyrimai parodys, ar šie žiedai yra tik pašaliniai stebėtojai, biomarkeriai ar aktyvūs sveikatos ir ligos dalyviai."
Išvada
Inocles plečia mūsų supratimą apie ekstrachromosominę DNR žmogaus mikrobiome, atskleidžiant neįprastai didelius plazmidėms panašius žiedus, dažnai randamus burnai priskirtuose Streptococcus. Jų genų turinys rodo vaidmenis atsparume stresui ir DNR remontui, o preliminarūs populiaciniai duomenys rodo mažesnį Inocles dažnį asmenų su galvos ir kaklo vėžiu mėginiuose — koreliaciją, kuri vertėtų išsamiai mechanistiškai tirti. Pažangios mėginių paruošimo ir sekoskaitos metodikos, tokios kaip preNuc, buvo esminės šiam atradimui ir tikėtina, kad jos atskleis daugiau didelių genetinių elementų kituose mikrobiomuose. Tolesni tyrimai nustatys, ar Inocles galima naudoti kaip biomarkerius arba taikinius burnos ar sisteminėms ligoms gydyti.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai