新的RNA测序策略提供了对微生物组的深入了解

芝加哥大学的研究人员开发了一种高通量RNA测序策略来研究肠道微生物组的活性。

这些新工具分析转移RNA(tRNA)，这是一种分子Rosetta Stone，它将DNA中编码的遗传信息转化为执行基本生物功能的蛋白质。清楚地了解tRNA动态将使科学家能够了解天然存在的微生物组的活动，并研究它们对环境变化的反应，例如变化的温度或营养物质的变化。

在Nature Communications上发表的一项新研究中，由生物化学和分子生物学教授Tao Pan博士领导的科学家团队和UChicago医学助理教授A. Murat Eren博士展示了tRNA测序在肠道中的应用来自小鼠的微生物组样品，其喂食低脂肪或高脂肪饮食。

该研究中描述的新软件和计算策略创建了从肠道样本中回收的tRNA分子的目录，追溯到负责其表达的细菌，并测量转录后发生的tRNA中的化学修饰。

细菌中的每个tRNA平均有八种化学修饰可以调节其功能。新的高通量测序和分析策略检测其中两个，但它也可以测量每个站点0到100%的修改量。一种称为m1A的修饰水平在喂食高脂肪饮食的小鼠的肠道微生物组中更高。这是科学家们第一次能够在任何微生物组中看到tRNA的任何修饰水平变化。

“我们正在倒退，”潘说。“我们没有先入为主的想法，为什么m1A tRNA修饰实际上存在或者它们正在做什么，但是看到微生物组中任何改变都是前所未有的。”

m1A修饰有助于合成某些类型的蛋白质，这些蛋白质在高脂肪饮食中可能更丰富。研究人员还不知道这些修饰差异是否与该饮食有关，或者它们是否已经存在并且变得活跃以增强这些蛋白质的合成。

该研究是Uckicago的一系列微生物组项目中的第一项，该项目由凯克基金会资助。Pan开创了tRNA测序工具的使用，该资助将资助持续的工作，通过Eren开发的新计算策略使其广泛可用。通过tRNA测序产生的大量数据可以以低成本提供与人类或环境相关的微生物组的关键见解。

“过去二十年中出现的分子和计算方面的进步只能帮助我们划清微生物的生命表面及其对周围环境的影响，”Eren说。“通过对转化机制的核心提供快速且经济实惠的见解，tRNA测序不仅可以成为了解微生物对细微环境变化的反应的一种方式，这些变化无法通过其他方式轻松测量，还可以带来更多的RNA生物学和RNA表观遗传学进入微生物组快速发展的领域。“

Pan和Eren同意这个新颖的策略有很大的改进空间，他们希望它会很快发生。

“有许多方法可以检查微生物组活动，但没有什么比测序更快，并且可以获得更多的数据，”潘说。“在这里，我们开发了一种新方法，通过tRNA报告微生物组的活动，并以高通量进行报告。这真的是价值。”