Výzkumníci z Helmholtzova institutu pro výzkum infekcí založených na RNA (HIRI) ve Würzburgu poprvé využili metodu CRISPR interference (CRISPRi) k určení funkce střevní bakterie Bacteroides thetaiotaomicron v přítomnosti žlučových kyselin. Identifikovali malou molekulu RNA (sRNA), která reguluje růst mikroorganismů.
Výsledky tohoto výzkumu se očekávají, že přispějí ke kvalitnějšímu pochopení životního stylu této bakterie v jejím přirozeném prostředí – lidském trávicím systému – a také k rozvoji klinických aplikací. Studie byla publikována v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Bacteroides thetaiotaomicron je významnou složkou střevní mikrobioty u člověka. Tato bakterie pomáhá trávit polysacharidy a je klíčová pro lidské zdraví, ale může zároveň způsobovat nebo přispívat k infekcím. B. thetaiotaomicron se stále častěji studuje jako modelový organismus, ale stále je o funkcích jejích genů dostatečné povědomí. To se týká zejména genů, které kódují nekódující typy nukleových kyselin, které jsou transkribovány jako malé nekódující RNA (sRNA) a nejsou překládány do proteinů.
„Naše střevní mutualisty mají vliv na naše zdraví, ale máme velmi málo informací o funkcích nekódujících genů,“ říká Alexander Westermann.
Vzhledem k důležitým rolím nekódujících DNA úseků při infekcích patogeny lze předpokládat, že hrají podobně klíčovou roli i u prospěšných bakterií jako Bacteroides, dodává Westermann.
Westermann inicioval tuto studii a vede výzkumnou skupinu na Helmholtzově institutu pro výzkum infekcí založených na RNA (HIRI) ve Würzburgu, pobočce Helmholtzova centra pro výzkum infekcí v Braunschweigu, ve spolupráci s Univerzitou ve Würzburgu.
„Omezení intervencí souvisejících s mikrobiotou vyplývá z nedostatečného pochopení funkcí genů mnoha druhů, které tvoří mikrobiotu. Ačkoli je význam sRNA genů u bakterií uznáván, chybí nástroje pro jejich celosvětovou funkční charakterizaci,“ uvádí Westermann.
Ve spolupráci s laboratoří Chase Beisela na HIRI vědci z laboratoře Westermanna použili biochemicky upravený nástroj nazvaný CRISPR interference (CRISPRi) k řešení tohoto výzvu. S pomocí speciálně navržených RNA průvodců blokuje CRISPRi expresi vybraných genů a imituje jejich vypnutí.
„Navzdory probíhajícím snahám je nám nejlepší známostí to, že CRISPRi nebyl dosud používán pro systematické funkční screening genů Bacteroides thetaiotaomicron,“ říká Gianluca Prezza, první autor studie a doktorand v laboratoři Westermanna.
Podobně jako obnovování genů do jejich normálního stavu, výzkumníci použili CRISPRi k vytvoření cílené kolekce poruch sRNA u těchto důležitých střevních bakterií. V další studii byly identifikovány dosud neznámé sRNA, které regulují geny zapojené do výstavby povrchů buněk Bacteroides a zvyšují jejich náchylnost k žlučovým solím. Prezza uvádí: „Vypnutím identifikované sRNA, nazvané BatR, se zvýšila odolnost Bacteroides vůči stresu způsobenému žlučí.“
Celkově má představená kolekce RNA průvodců potenciál systematicky objevovat funkce genů Bacteroides za různých experimentálních podmínek. „Naše práce ukazuje výhody CRISPRi pro funkční charakterizaci sRNAs a slouží jako základ pro cílené genové knockouty těchto početných členů lidské mikrobioty,“ říká Westermann. Tímto studie také položila základy pro replikaci takového přístupu u jiných druhů bakterií.
Další informace:
Gianluca Prezza et al, CRISPR-based screening of small RNA modulators of bile susceptibility in Bacteroides thetaiotaomicron, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2311323121. www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2311323121
FAQ (často kladené otázky):
1. Jaký je význam studie provedené Helmholtzovým institutem pro výzkum infekcí založených na RNA ve Würzburgu?
Studie provedená Helmholtzovým institutem pro výzkum infekcí založených na RNA ve Würzburgu poprvé využila metodu CRISPR interference (CRISPRi) k určení funkce střevní bakterie Bacteroides thetaiotaomicron. Výsledky této studie přispějí ke kvalitnějšímu pochopení životního stylu této bakterie v jejím přirozeném prostředí – lidském trávicím systému – a také k rozvoji klinických aplikací.
2. Co je Bacteroides thetaiotaomicron?
Bacteroides thetaiotaomicron je významnou složkou střevní mikrobioty u člověka. Tato bakterie pomáhá trávit polysacharidy a je klíčová pro lidské zdraví, ale může zároveň způsobovat nebo přispívat k infekcím.
3. Co jsou sRNA?
sRNA jsou malé nekódující RNA, které jsou transkribovány jako součást nekódujících genů. V případě studie Bacteroides thetaiotaomicron sRNA regulují růst mikroorganismů v přítomnosti žlučových kyselin.
4. Jaký je význam metody CRISPRi ve studii?
Metoda CRISPR interference (CRISPRi) byla v této studii použita k blokování vybraných genů v Bacteroides thetaiotaomicron. Tento nástroj umožňuje vědcům porozumět funkcím genů sRNA a vytvářet kolekce sRNA poruch pro experimentální účely.
5. Jaké jsou potenciální aplikace představené kolekce RNA průvodců?
Představená kolekce RNA průvodců má potenciál systematicky objevovat funkce genů Bacteroides thetaiotaomicron za různých experimentálních podmínek. Tento přístup lze replikovat i u jiných druhů bakterií.
6. Jaká je role nekódujících genů v bakteriálních infekcích?
Nekódující geny hrají důležitou roli jak u patogenů, tak u prospěšných bakterií. Studie na Bacteroides thetaiotaomicron si klade za cíl lépe porozumět funkcím nekódujících genů u této střevní bakterie, která hraje významnou roli v lidském zdraví.
7. Kde byla studie publikována?
Studie byla publikována v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Odkazy na relevantní primární domény (bez podstránek):
– Helmholtzův institut pro výzkum infekcí založených na RNA (HIRI)
– Univerzita ve Würzburgu
– Proceedings of the National Academy of Sciences
The source of the article is from the blog qhubo.com.ni