Биология

Ученые пронаблюдали изменение микробиома со временем

Steve Gschmeissner/SPL

Новый инструмент, созданный исследователями из Гарвардской медицинской школы, способен регистрировать изменения роста различных популяций бактерий с течением времени в кишечнике живых мышей. Изобретение может послужить основой для платформы комплексной диагностики и терапии различных заболеваний кишечника. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Несмотря на все внимание, уделяемое микробиому человека в течение последних нескольких лет, ученым до сих пор было практически невозможно наблюдать за тем, как он изменяется с течением времени в ответ на различные возбудители. Наиболее распространенным методом анализа является извлечение бактерий из фекальных образцов и последующее секвенирование их генома. Но этот подход, будучи минимально инвазивным, не дает важнейшую информацию о том, где и когда происходят бактериальные изменения в кишечнике, давая ученым неполное представление о динамике микробиома.

Поэтому гарвардские ученые разработали новый надежный и быстрый способ анализа микробиома человека во времени. Их система использует генный колебательный контур, называемый «репрессилятором», как своего рода генетические часы для измерения роста бактерий. Репрессилятор состоит из трех бактериальных генов, кодирующих три белка (tetR, cl и lacI), каждый из которых блокирует экспрессию одного из других белков. Гены связаны в петлю отрицательной обратной связи, так что, когда концентрация одного из белков падает ниже определенного уровня, другой начинает экспрессироваться, что блокирует выработку третьего компонента системы, и процесс повторяется циклически.

Когда все три гена вставляются в плазмиду и вводятся в микробиом, число отрицательных обратных связей увеличивается, а завершенные циклы обратной связи могут служить индикатором того, сколько клеточных делений претерпели бактерии. Каждый раз, когда бактерии делятся, любые белки, присутствующие в их цитоплазме, разбавляются, поэтому их концентрация постепенно падает и запускает экспрессию следующего белка в цикле репрессилятора. Крайне важно, что цикл репрессирования повторяется после 15,5 поколения бактерий независимо от того, насколько быстро или медленно они растут. Это позволяет системе действовать как часы, измеряя изменения в микробиоме с течением времени.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.