Эволюционные секреты микробиома кишечника
Учёные из Техниона раскрыли механизм, позволяющий кишечным бактериям адаптироваться к изменениям среды. Исследование проведено под руководством доцента Наамы Гевы-Заторски и докторанта Надава Бен-Ассы (факультет медицины Раппапорта) в сотрудничестве с учёными из Гарвардского университета. Результаты опубликованы в рецензируемом журнале Nucleic Acids Research (Oxford University Press).
Ключевой механизм адаптации
Исследователи расшифровали механизм обратимой генетической инверсии, который помогает одному из самых распространённых видов кишечной микробиоты — Bacteroides fragilis — справляться с изменениями в среде обитания.
B. fragilis способен инвертировать множество определённых участков своей последовательности генома. Учёные сосредоточились на связи этой способности с экспрессией генов бактерии.
Результаты исследования
Анализ показал, что генетическая рекомбинация оказывает обширное влияние на экспрессию генов организма, включая различные жизненно важные молекулы.
Особое внимание привлекли изменения в сахарах, окружающих бактерию. Как пояснила проф. Гева-Заторски, эти сахара действуют как «удостоверение личности», помогая бактерии взаимодействовать с окружающей средой и иммунной системой хозяина. Изменение этого «удостоверения» позволяет клеткам организма по-разному реагировать на бактерию.
Методология
Генетический анализ выполнен с помощью инновационной технологии SMRT-секвенирования (single molecule real-time sequencing, Pacific Biosciences). Эта технология позволяет проводить длинное секвенирование и картирование молекул ДНК, а также детектировать эпигенетические модификации ДНК.
Значение и дальнейшие исследования
Исследованный механизм обеспечивает микробиоте кишечника фундаментальную способность к адаптации в его динамичной среде. Учёные подчеркнули, что обнаруженные генетические инверсии являются обратимыми.
Также предполагается, что система может обнаруживать враждебные элементы, такие как бактериофаги. Эта тема стала предметом нового исследования, уже начатого в лаборатории.