Новые данные о физиологии Bacteroides thetaiotaomicron в условиях стресса от желчи

Исследователи из Вюрцбургского института Гельмгольца по исследованию инфекций на основе РНК (HIRI) впервые применили CRISPR-интерференцию (CRISPRi) для функциональной характеристики кишечного комменсала Bacteroides thetaiotaomicron. Они идентифицировали малую рибонуклеиновую кислоту (sRNA), которая модулирует рост микроорганизма в присутствии желчи.

Результаты должны способствовать лучшему пониманию образа жизни этой бактерии в её естественной среде — кишечнике человека — и разработке клинических приложений. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Bacteroides thetaiotaomicron — многочисленный представитель кишечной микробиоты человека. Бактерия поддерживает переваривание полисахаридов и имеет огромное значение для здоровья человека, но также может вызывать или способствовать инфекциям. Как модельный организм, B. thetaiotaomicron всё чаще исследуется, однако функции его генов всё ещё плохо изучены. Последнее особенно верно для некодирующих генов, которые транскрибируются в малые некодирующие рибонуклеиновые кислоты (sRNA), не транслируясь в белки.

Недостаток специфических методов

«Вмешательства, нацеленные на микробиоту, ограничены нашим неполным пониманием функций генов многих входящих в её состав видов. Хотя важность генов sRNA у бактерий признана, инструментов для их глобальной функциональной характеристики не хватало», — говорит Александр Вестерманн.

В сотрудничестве с отделом Чейза Байзела в HIRI учёные из лаборатории Вестерманна применили молекулярно-биохимический инструмент CRISPRi для решения этой проблемы. Используя специально сконструированные направляющие РНК, CRISPRi блокирует экспрессию выбранных генов, фактически «выключая» их.

Ранее не охарактеризованная РНК

Исследователи использовали CRISPRi для создания целевой библиотеки нокдауна межгенных sRNA у этих важных кишечных бактерий. В последующем скрининге они идентифицировали ранее не охарактеризованную sRNA, которая регулирует гены, участвующие в сборке клеточной поверхности Bacteroides, и повышает чувствительность к солям желчи. «Подавление идентифицированной sRNA, названной BatR, увеличивает устойчивость Bacteroides к стрессу от желчи», — заявляет первый автор исследования Джанлука Презца.

В целом, представленная библиотека направляющих РНК обладает потенциалом для систематического выявления функций генов Bacteroides в различных экспериментальных условиях. Работа демонстрирует преимущества CRISPRi для функциональной характеристики sRNA и закладывает основу для целевого нокдауна генов у этих многочисленных членов микробиоты человека, а также для воспроизведения этого подхода у других видов бактерий.