新的RNA測(cè)序策略提供了對(duì)微生物組的深入了解

芝加哥大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種高通量RNA測(cè)序策略來(lái)研究腸道微生物組的活性。的新工具分析轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)，分子Rosetta石頭該轉(zhuǎn)換在DNA編碼成執(zhí)行基本生物功能的蛋白質(zhì)的遺傳信息。開(kāi)發(fā)清晰的tRNA動(dòng)態(tài)圖像將使科學(xué)家能夠了解天然存在的微生物組的活動(dòng)，并研究它們對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)，例如變化的溫度或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化。

在Nature Communications上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，由生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授Tao Pan博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)和UChicago醫(yī)學(xué)助理教授A. Murat Eren博士展示了將tRNA測(cè)序應(yīng)用于來(lái)自喂食低脂肪或高脂肪飲食的小鼠的腸道微生物組樣品。

該研究中描述的新軟件和計(jì)算策略創(chuàng)建了從腸道樣本中回收的tRNA分子目錄，追溯到負(fù)責(zé)其表達(dá)的細(xì)菌，并測(cè)量轉(zhuǎn)錄后發(fā)生的tRNA中的化學(xué)修飾。

細(xì)菌中的每個(gè)tRNA平均有8種化學(xué)修飾可以調(diào)節(jié)其功能。新的高通量測(cè)序和分析策略檢測(cè)其中兩種，但它也可以測(cè)量每個(gè)位點(diǎn)0到100%的修改量。一種稱(chēng)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(xué)家第一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(shuō)。“我們沒(méi)有先入為主的觀念，為什么m1A tRNA修飾實(shí)際上存在或者它們正在做什么，但是看到微生物組中任何修改都是前所未有的。”

m1A修飾有助于合成某些類(lèi)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發(fā)生在對(duì)該飲食的反應(yīng)中，或者它們是否已經(jīng)存在并且變得活躍以增強(qiáng)這些蛋白質(zhì)的合成。

該研究是來(lái)自Uckicago的一系列微生物組項(xiàng)目中的第一項(xiàng)，該項(xiàng)目由凱克基金會(huì)資助。Pan已率先使用tRNA測(cè)序工具，該資助將資助持續(xù)的工作，通過(guò)Eren開(kāi)發(fā)的新計(jì)算策略使其廣泛可用。通過(guò)tRNA測(cè)序產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)可以以低成本提供與人類(lèi)或環(huán)境相關(guān)的微生物組的關(guān)鍵見(jiàn)解。

“過(guò)去二十年中出現(xiàn)的分子和計(jì)算進(jìn)步只能幫助我們劃清微生物生命的表面及其對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，”Eren說(shuō)。“通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)化機(jī)制的核心提供快速且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的見(jiàn)解，tRNA測(cè)序不僅可以成為了解微生物對(duì)細(xì)微環(huán)境變化的反應(yīng)的一種方式，這些變化無(wú)法通過(guò)其他方式輕松測(cè)量，還可以帶來(lái)更多的RNA生物學(xué)和RNA表觀遺傳學(xué)進(jìn)入快速發(fā)展的微生物群領(lǐng)域。“

Pan和Eren同意這個(gè)新穎的戰(zhàn)略有很大的改進(jìn)空間，他們希望這個(gè)戰(zhàn)略能夠很快發(fā)生。

“有許多方法可以檢查微生物組活動(dòng)，但沒(méi)有什么比測(cè)序更快，并且可以獲得更多的數(shù)據(jù)，”潘說(shuō)。“在這里，我們開(kāi)發(fā)了一種新的方法，通過(guò)tRNA報(bào)告微生物組的活動(dòng)，并以高通量進(jìn)行報(bào)告。這真的是價(jià)值。”

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