Investigadores de la Universidad de Chicago han desarrollado una estrategia de secuenciación de ARN de alto rendimiento para estudiar la actividad del microbioma intestinal.
Las nuevas herramientas analizan el ARN de transferencia ARNt, un Rosetta Stone molecular que traduce la información genética codificada en el ADN en proteínas que realizan funciones biológicas básicas. El desarrollo de una imagen clara de la dinámica del ARNt permitirá a los científicos comprender la actividad de los microbiomas naturales.y estudie sus respuestas a los cambios ambientales, como las temperaturas variables o la disponibilidad cambiante de nutrientes.
En un nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo de científicos dirigido por Tao Pan, PhD, profesor de bioquímica y biología molecular, y A. Murat Eren, PhD, profesor asistente de medicina en UChicago, demostró la aplicación de la secuenciación de tRNA a muestras de microbioma intestinal de ratones que fueronalimentado con una dieta baja en grasa o alta en grasa.
El nuevo software y la estrategia computacional descritos en el estudio crearon un catálogo de moléculas de ARNt recuperadas de las muestras intestinales, las rastrearon hasta las bacterias responsables de su expresión y midieron las modificaciones químicas en el ARNt que tienen lugar después de la transcripción.
Cada tRNA en bacterias tiene un promedio de ocho modificaciones químicas que pueden ajustar su función. La nueva estrategia de secuenciación y análisis de alto rendimiento detecta dos de ellas, pero también puede medir la cantidad de modificación en una escala de 0 a 100 por cientoen cada sitio. El nivel de una de las modificaciones, llamado m1A, fue mayor en el microbioma intestinal de los ratones que fueron alimentados con una dieta alta en grasas. Esta es la primera vez que los científicos han podido ver un cambio en el nivel de modificación en el ARNt encualquier microbioma
"Estábamos trabajando al revés", dijo Pan. "No teníamos una idea preconcebida de por qué las modificaciones de ARNm de m1A realmente estaban allí o qué estaban haciendo, pero ver cualquier cambio de modificación en el microbioma no tiene precedentes".
La modificación m1A ayuda a sintetizar ciertos tipos de proteínas que pueden ser más abundantes en una dieta alta en grasas. Los investigadores aún no saben si estas diferencias de modificación ocurren en respuesta a esa dieta, o si ya están presentes y se vuelven activaspara mejorar la síntesis de esas proteínas.
El estudio es el primero de una serie de proyectos de microbiomas de UChicago financiados por una subvención de la Fundación Keck. Pan ha sido pionero en el uso de herramientas de secuenciación de tRNA, y la subvención financiará el trabajo continuo para hacerlos ampliamente accesibles a través de nuevas estrategias computacionalesque desarrolla Eren. Grandes conjuntos de datos generados por la secuenciación de ARNt pueden proporcionar información crítica sobre los microbiomas asociados con los humanos o el medio ambiente a un bajo costo.
"Los avances moleculares y computacionales que han surgido durante las últimas dos décadas solo nos han ayudado a rascar la superficie de la vida microbiana y su influencia en su entorno", dijo Eren. "Al proporcionar información rápida y asequible sobre el núcleo de la traducciónmaquinaria, la secuenciación de ARNt puede convertirse no solo en una forma de obtener información sobre las respuestas microbianas a los cambios ambientales sutiles que no pueden medirse fácilmente por otros medios, sino que también traen más biología y epigenética del ARN al campo de rápido desarrollo del microbioma ".
Pan y Eren están de acuerdo en que hay mucho espacio para mejorar esta estrategia novedosa, y esperan que suceda rápidamente.
"Hay varias formas de examinar las actividades del microbioma, pero nada es más rápido y le da más volumen de datos que la secuenciación", dijo Pan. "Aquí hemos desarrollado un nuevo método que informa la actividad del microbioma a través del ARNt y lo haceasí que a un alto rendimiento. Ese es realmente el valor "
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Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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