5 Minuten
Neįprastai dideli DNR žiedai burnos mikrobiome
Mokslininkai identifikavo išskirtinai didelius DNR žiedus, kuriuos neša žmogaus burnoje gyvenančios bakterijos; šie struktūriniai elementai gali daryti įtaką burnos sveikatai ir imuninėms sąveikoms bei galimai siejami su mažesne tam tikrų vėžio formų paplitimu. Šie apvalūs genetiniai elementai, pavadinti "Inocles", atrodo esant naujai, labai didelių plazmidėms panašių ekstrakromosominės DNR klasei, rastai Streptococcus rūšyse, kolonizuojančiose burnos ertmę.
Tokijo universiteto tyrėjai vadovavo studijai, pirmą kartą aprašiusiai "Inocles". Pasak komandos, šie žiedai veikia kaip modulinių genų paketai, padedantys bakterijoms prisitaikyti prie burnos aplinkos streso ir svyravimų — tai tarsi papildomi išlikimo įrankiai, nepriklausomai nuo pagrindinio bakterijų chromosomos. Kaip pagrindinė projekto mikrobiologė paaiškina, tyrinėjant oralinį mikrobiomą atsiskleidžia daug genetinių mechanizmų, kurie vis dar mažai suprantami; "Inocles" prideda anksčiau nematytą sluoksnį prie šios sudėtingos sistemos.
Inocles buvo rasti Streptococcus bakterijose. (Kiguchi et al., Nat. Commun., 2025)
Kaip elementai buvo aptikti ir kaip dažni jie yra
Atranka prasidėjo nuo fokusuotos seka analizės, atliktos su 56 savanorių seilių mėginiais. Norėdami išsiaiškinti, kiek plačiai paplitę šie dariniai, tyrėjai vėliau patikrino išplėstinį 476 seilių mėginių rinkinį. Rezultatai rodo, kad maždaug trys ketvirtadaliai tirtų asmenų turi "Inocles" savo burnos bakterijose, o tai rodo, jog šie elementai yra dažna oralinio mikrobiomo dalis.
Vienas iš iššūkių, dėl kurio "Inocles" ilgą laiką liko nepastebėti, yra jų didelis dydis. Standartiniai trumpųjų skaitymų seka metodai suskaido DNR į mažas dalis prieš surinkimą, todėl labai didelių žiedinių elementų rekonstrukcija tampa sudėtinga. Tam spręsti tyrėjai sukūrė specializuotą analizės kelią, pavadintą preNuc, kuris pašalina žmogaus DNR iš seilių mėginių prieš sekoskaitą ir žymiai palengvina bakterijų genomų bei didelių ekstrakromosominių elementų surinkimą. Taikant šį metodą, vidutinis "Inocles" ilgis buvo apie 350 kilobazių porų — maždaug dešimčia kartų didesnis už daugelį įprastų plazmidžių, kurie paprastai sudaro keliasdešimt kilobazių porų.
Genai, funkcijos ir galimos apsauginės reikšmės
Funkcinis turinys
Išplėstinis "Inocles" ilgis užtikrina genų komplektus, kurie gali prisidėti prie bakterijų išlikimo burnoje: mechanizmus oksidacinio streso atsparumui, kelių takus, susijusius su DNR pažeidimų remontu, ir ląstelės sienelės susijusius genus, galinčius koreguoti reakcijas į išorinį stresą. Šios funkcijos leidžia manyti, kad "Inocles" gali padėti Streptococcus štamams išlikti susidūrus su imuninėmis atakomis, dažnais pH svyravimais ir reaguojančiomis molekulėmis burnos aplinkoje.
Ryšys su vėžiu
Netikėta maniera paaiškėjo, kad seilių mėginiai iš žmonių, sergančių galvos ir kaklo vėžiu, turėjo reikšmingai mažiau "Inocles" nei mėginiai iš vėžio neturinčių asmenų. Ši koreliacija leidžia manyti apie galimą apsauginį vaidmenį — arba tiesioginį poveikį vietiniam navikų rizikos lygiui, arba netiesioginį atspindį platesnių pokyčių burnos ekologijoje, kurie sutampa su vėžio atsiradimu. Tačiau priežastinis ryšys nėra nustatytas: mažesnis "Inocles" skaičius gali būti vėžio ar jo gydymo pasekmė, arba trečias veiksnys gali įtakoti tiek vėžio riziką, tiek šių DNR žiedų paplitimą.
Neatsakyti klausimai ir tolesni tyrimai
Pagrindiniai tolimesni žingsniai apima funkcinius tyrimus, skirtus tiksliai nustatyti, ką "Inocles" genai atlieka bakterijų fiziologijoje; eksperimentus, siekiančius išsiaiškinti, ar šie elementai gali persikelti tarp bakterijų arba tarp žmonių; ir ilgalaikius kohortos tyrimus, kad būtų patikrinta, ar "Inocles" veikia vėžio riziką, burnos uždegimus ar sistemines imuninės reakcijas. Komanda ketina tirti, kaip "Inocles" elgiasi oksidacinio streso sąlygomis, ar jie gali plisti horizontalaus genų perdavimo būdu ir kiek stabilūs yra skirtinguose šeimininkuose.
Ekspertės įžvalga
Dr. Lena Morales, mikrobų genetinė ir mokslo komunikatorė: "Atrasti 'Inocles' yra panašu į ankstesnių užrašų randimą knygoje apie oralinį mikrobiomą. Jų dydis leidžia nešti pilnus modulius, galinčius reikšmingai keisti bakterijų elgseną klinikiniu požiūriu. Prioritetas dabar yra pereiti nuo koreliacijos prie mechanizmo: kontroliuojami laboratoriniai eksperimentai ir kruopščiai suplanuotos ilgalaikės kohortos parodys, ar šie žiedai yra tik šoninės figūros, biomarkeriai ar aktyvūs sveikatos ir ligų dalyviai."
Išvada
"Inocles" praplečia mūsų supratimą apie ekstrakromosominę DNR žmogaus mikrobiome, atskleisdami neįprastai dideles plazmidėms panašias apvalias struktūras, kurios dažnos burnoje esančiose Streptococcus bakterijose. Jų genų turinys rodo vaidmenis streso atsparume ir DNR remonte, o preliminarūs populiaciniai duomenys atskleidžia mažesnį "Inocles" kiekį žmonėms, sergantiems galvos ir kaklo vėžiu — koreliaciją, kuri reikalauja išsamaus mechanistinio tyrimo. Pažanga mėginių paruošimo ir sekoskaitos metodikose, tokiose kaip preNuc požiūris, buvo lemiama šiam atradimui ir tikėtina, kad atskleis daugiau didelio masto genetinių elementų kituose mikrobiomuose. Tolesni tyrimai parodys, ar "Inocles" gali būti naudojami kaip biomarkeriai arba kaip terapiniai taikiniai burnos ir sisteminėms ligoms.
Quelle: sciencealert
Kommentare