Исследователи из Токийского университета сделали удивительное открытие: в ротовой полости людей были обнаружены Inocles — крупные фрагменты ДНК, которые до этого момента не были идентифицированы. Вероятно, они выполняют важную функцию в процессе приспособления бактерий к условиям, постоянно меняющимся в оральной полости. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Communications, позволяет по-новому взглянуть на то, как бактерии в полости рта колонизируют организм человека и сохраняются в нём, что может иметь значение для исследований в области здоровья и микробиома.
Возможно, вам кажется, что современная медицина обладает исчерпывающими знаниями о человеческом теле. Однако даже в последнее десятилетие были сделаны открытия небольших, ранее не известных органов. Одна из областей биологии человека, пользующаяся сейчас особенной популярностью, – это микробиом. Она включает в себя хорошо изученные области, такие как микробиом кишечника и полости рта. Вдохновившись недавними открытиями в области внеклеточной ДНК в микробиоме почвы, научный сотрудник проекта Юя Кигути и его коллеги обратили внимание на обширную коллекцию образцов слюны. Исследователи поставили перед собой вопрос, возможно ли обнаружить нечто подобное в человеческой слюне.
«Мы осознаем, что в микробиоме полости рта существует большое разнообразие бактерий, однако многие из их функций и механизмы их реализации остаются неясными, — отмечает Кигучи. — В ходе исследования данного вопроса мы выявили Inocles — это пример внехромосомной ДНК, то есть фрагментов ДНК, которые присутствуют в клетках, в данном случае в бактериях, но не входят в состав их основной ДНК. Это можно сравнить с поиском книги с дополнительными примечаниями, прикреплёнными с помощью степлера, и мы только начинаем их изучать, чтобы выяснить их назначение».
Обнаружить Inocles было непросто, поскольку традиционные методы секвенирования фрагментируют генетические данные, что делает невозможным восстановление крупных элементов. Чтобы решить эту проблему, команда применила передовые методы секвенирования, которые позволяют захватывать гораздо более длинные участки ДНК. Нагиса Хамамото разработал метод preNuc для избирательного удаления ДНК человека из образцов слюны, что значительно повысило качество секвенирования длинных участков ДНК. Это позволило впервые собрать полные геномы бактерий Inocles, которые, как оказалось, относятся к виду Streptococcus salivarius, хотя определить сам вид было непросто.
«Средний размер генома Inocle составляет 350 килобаз — единиц измерения длины генетических последовательностей. Таким образом, это один из крупнейших внехромосомных генетических элементов в микробиоме человека. Плазмиды, другие формы внехромосомной ДНК, имеют длину не более нескольких десятков килобаз, — говорит Кигучи. — Такая длина наделяет Inocle генами, отвечающими за различные функции, в том числе за устойчивость к окислительному стрессу, восстановление повреждений ДНК и гены, связанные с клеточной стенкой, которые, возможно, участвуют в адаптации к внеклеточному стрессу».
Специалисты работают над созданием надежных способов выращивания бактерий, содержащих Inocles. Это позволит изучить функции Inocles, необходимо выяснить, способны ли они передаваться от одного человека к другому и какое влияние оказывают на здоровье ротовой полости, включая возникновение кариеса и заболеваний десен. Учитывая, что многие гены Inocles до сих пор не изучены, исследователи будут использовать как лабораторные эксперименты, так и вычислительное моделирование, чтобы спрогнозировать и смоделировать роль Inocles.
«Важно отметить, что, принимая во внимание многообразие генетического состава людей, зафиксированного в образцах слюны, мы считаем, что Inocles может быть у 74% всех людей. И хотя микробиом полости рта изучается уже давно, Inocles всё это время оставался скрытым из-за технологических ограничений, — сказал Кигучи. — Теперь, когда мы знаем о его существовании, мы можем изучать, как он влияет на взаимоотношения между людьми, их микробами и здоровьем полости рта. Есть предположения, что Inocles могут служить маркерами таких серьёзных заболеваний, как рак.
[Фото: ru.123rf.com]