新的RNA測序策略提供了對微生物組的深入了解

芝加哥大學的研究人員開發(fā)了一種高通量RNA測序策略來研究腸道微生物組的活性。

這些新工具分析轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)，這是一種分子Rosetta Stone，它將DNA中編碼的遺傳信息轉(zhuǎn)化為執(zhí)行基本生物功能的蛋白質(zhì)。清楚地了解tRNA動態(tài)將使科學家能夠了解天然存在的微生物組的活動，并研究它們對環(huán)境變化的反應，例如變化的溫度或營養(yǎng)物質(zhì)的變化。

在Nature Communications上發(fā)表的一項新研究中，由生物化學和分子生物學教授Tao Pan博士領導的科學家團隊和UChicago醫(yī)學助理教授A. Murat Eren博士展示了tRNA測序在腸道中的應用來自小鼠的微生物組樣品，其喂食低脂肪或高脂肪飲食。

該研究中描述的新軟件和計算策略創(chuàng)建了從腸道樣本中回收的tRNA分子的目錄，追溯到負責其表達的細菌，并測量轉(zhuǎn)錄后發(fā)生的tRNA中的化學修飾。

細菌中的每個tRNA平均有八種化學修飾可以調(diào)節(jié)其功能。新的高通量測序和分析策略檢測其中兩個，但它也可以測量每個站點0到100%的修改量。一種稱為m1A的修飾水平在喂食高脂肪飲食的小鼠的腸道微生物組中更高。這是科學家們**次能夠在任何微生物組中看到tRNA的任何修飾水平變化。

“我們正在倒退，”潘說。“我們沒有先入為主的想法，為什么m1A tRNA修飾實際上存在或者它們正在做什么，但是看到微生物組中任何改變都是前所未有的。”

m1A修飾有助于合成某些類型的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在高脂肪飲食中可能更豐富。研究人員還不知道這些修飾差異是否與該飲食有關，或者它們是否已經(jīng)存在并且變得活躍以增強這些蛋白質(zhì)的合成。

該研究是Uckicago的一系列微生物組項目中的**項，該項目由凱克基金會資助。Pan開創(chuàng)了tRNA測序工具的使用，該資助將資助持續(xù)的工作，通過Eren開發(fā)的新計算策略使其廣泛可用。通過tRNA測序產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)可以以低成本提供與人類或環(huán)境相關的微生物組的關鍵見解。

“過去二十年中出現(xiàn)的分子和計算方面的進步只能幫助我們劃清微生物的生命表面及其對周圍環(huán)境的影響，”Eren說。“通過對轉(zhuǎn)化機制的核心提供快速且經(jīng)濟實惠的見解，tRNA測序不僅可以成為了解微生物對細微環(huán)境變化的反應的一種方式，這些變化無法通過其他方式輕松測量，還可以帶來更多的RNA生物學和RNA表觀遺傳學進入微生物組快速發(fā)展的領域。“

Pan和Eren同意這個新穎的策略有很大的改進空間，他們希望它會很快發(fā)生。

“有許多方法可以檢查微生物組活動，但沒有什么比測序更快，并且可以獲得更多的數(shù)據(jù)，”潘說。“在這里，我們開發(fā)了一種新方法，通過tRNA報告微生物組的活動，并以高通量進行報告。這真的是價值。”