Новые методы без ПЦР выявляют наиболее активные микробы в сообществе

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Министерство энергетики США) разработали две методики анализа микробных сообществ, не требующие использования ПЦР (полимеразной цепной реакции). Эти методы основаны на высокоплотной ДНК-микрочиповой системе PhyloChip.

Проблема ПЦР-амплификации

При анализе микробных сообществ ПЦР-амплификация ДНК из образцов окружающей среды может искажать результаты. Она усиливает ДНК как от активных, так и от мертвых или неактивных микробов, что мешает выявить организмы, реально влияющие на экосистемные процессы.

Два новых метода на основе PhyloChip

1. Прямой анализ рРНК: На чип PhyloChip наносится непосредственно рибосомальная РНК (рРНК) из образца. Поскольку концентрация рРНК в клетке коррелирует с метаболической активностью и потребностью в синтезе белков, этот метод показывает наиболее активных членов микробного сообщества.
2. Анализ двухцепочечной кДНК: рРНК превращается в комплементарную ДНК (кДНК), а затем синтезируется вторая цепь. Полученный двухцепочечный фрагмент кДНК имитирует свойства амплифицированного ПЦР фрагмента гена 16S рРНК, но с меньшим уровнем шума и вариабельности.

Преимущества и применение

• Простота и экономичность: Методы позволяют напрямую анализировать микробные сообщества в естественных условиях.
• Фокус на активность: Выявляют наиболее метаболически активные микроорганизмы, которые, например, разлагают токсины, управляют биогеохимическими циклами или вызывают заболевания.
• Практическая проверка: Технологии успешно протестированы на модельном сообществе из восьми таксонов и трех типах образцов: грунтовых водах, загрязненных хромом; почве тропического леса; и сточных водах в морской воде.

Результаты, опубликованные в журнале Applied and Environmental Microbiology, показали, что профили сообществ, полученные новыми методами, выявили различия в таксонах, которые отсутствовали в данных ПЦР-амплификации. Эти методы могут изменить представление о том, какие микробы доминируют в экосистеме. Например, в Объединенном институте биоэнергетики (JBEI) их можно использовать для идентификации микробов, наиболее эффективно разлагающих биомассу сырья на сахара для производства биотоплива.