Vědci zjistili, že téměř tři čtvrtiny populace nesou nově identifikované genetické prvky nazývané inocles, které mohou ovlivnit ústní zdraví, imunitu a riziko rakoviny.
Vědci na Tokio University a spolupracovníci odhalili překvapivý objev v lidských ústech: inocles, masivní DNA Prvky, které dosud nezůstaly bez povšimnutí. Zdá se, že tyto struktury jsou nezbytné pro pomoc bakteriím přizpůsobit se neustále se měnícímu ústnímu prostředí. Zjištění vrhla nové světlo na to, jak se bakterie usadí a přežívají v ústech, s možnými důsledky pro lidské zdraví, nemoci a výzkum mikrobiomu.
Revize orálního mikrobiomu
Mohlo by se to zdát, jako by moderní medicína již mapovala každý detail lidského těla. Jen v posledním desetiletí však vědci identifikovali malé, dříve nerozpoznané orgány a jedním z pole podstupujícího oživení objevu je studium mikrobiomu.
To zahrnuje nejen střevní mikrobiom, ale také perorální mikrobiom. Společnost Project Research Associate Yuya Kiguchi a jeho tým, inspirací z nedávných zpráv o neobvyklé DNA v půdních mikrobiomech, zkoumal velkou sbírku vzorků slin shromážděných laboratoří Yutaka Suzuki na postgraduální škole Frontier Sciences, University of Tokio. Stali se určit, zda podobné skryté prvky DNA lze nalézt v lidských slinách.
„Víme, že v perorálním mikrobiomu existuje mnoho různých druhů bakterií, ale mnoho z jejich funkcí a prostředků pro provádění těchto funkcí je stále neznámé,“ řekl Kiguchi. „Zkoumáním toho jsme objevili inocles, příklad extrachromozomální DNA – kousky DNA, které existují v buňkách, v tomto případě bakterie, ale mimo jejich hlavní DNA. Je to jako najít knihu s dalšími poznámkami pod čarou, a my je začínáme číst, abychom zjistili, co dělají.“
Pokročilý průlom sekvenování
Identifikace inocles se ukázala jako náročná, protože standardní metody sekvenování narušují genetický materiál do fragmentů, což znemožňuje spojit velké prvky. Abychom to vyřešili, vědci použili pokročilou technologii sekvenování s dlouhým čtením schopnou zachytit prodloužené úseky DNA.
Hlavním krokem vpřed přišel od spolupráce s Nagisa Hamamotovou, která vytvořila techniku zvanou PRENUC, která selektivně odstraňuje lidskou DNA ze vzorků slin, což výrazně zvyšuje přesnost sekvenování dlouhých fragmentů jiné DNA. S tímto přístupem byl tým schopen poprvé sestavit kompletní genomy inocle a zjistit, že jsou hostovány bakterií Streptococcus SalivariusPřestože určení samotného hostitele bylo složitým úkolem.
„Průměrná velikost genomu inokla je 350 kilobase párů, míra délky pro genetické sekvence, takže je to jeden z největších extrachromozomálních genetických prvků v lidském mikrobiomu. Plazmidy, jiné formy extrachromozomální DNA,“ řekl Kiguchi. „Tato dlouhá délka endokuje inocles geny pro různé funkce, včetně odolnosti vůči oxidačnímu stresu, opravě poškození DNA a genů souvisejících s buněčnou stěnou, pravděpodobně zapojené do přizpůsobení se reakci na extracelulární stres.“
Budoucí směry výzkumu
Cílem týmu je vyvinout stabilní metody kultivace inokle obsahujících bakterie. To jim umožní prozkoumat, jak funguje inocles, zda se mohou šířit mezi jednotlivci a jak mohou ovlivnit ústní zdravotní stavy, jako jsou dutiny a onemocnění dásní. Vzhledem k tomu, že mnoho inoklových genů zůstává necharakterizováno, budou vědci používat směs laboratorních experimentů a také výpočetní simulace, jako je Alphafold, k predikci a modelování rolí, které mohou inocles hrát.
„Je pozoruhodné, že vzhledem k rozsahu lidské populace, které vzorky slin představují, si myslíme, že 74% všech lidských bytostí může mít inocles. A přestože byl orální mikrobiom již dlouho studován, inocles zůstal po celou dobu skrytý kvůli technologickým omezením,“ řekl Kiguchi. „Nyní, když víme, že existují, můžeme začít zkoumat, jak utvářejí vztah mezi lidmi, jejich rezidentními mikroby a naším ústním zdravím. A dokonce existují nějaké náznaky, že inocles by mohl sloužit jako markery pro vážná onemocnění, jako je rakovina.“
Reference: „Giant Extrachromosomal Element“ Inocle „PotentiAlly Expands the Adaptive CAPACITY OF HUMAN R. RUNTUWENE, NAGUSA HAMAMOTO, YUTA KUZE, TAHO, TAHORA, SHUN-ICHIRO KAGEYAMA, TAKAO Fujisawa, Riu Yamashita, Akinori Kanai, Josef SB Tuda, Taketoshi Mizutani a Yutaka Suzuki, 11. srpna 2025, Přírodní komunikace.
Dva: 10.1038/S41467-025-62406-5
This study was supported by grants from the Institute for Fermentation, Osaka (Y-2022-1-010), the Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) (22fk0108538s0201), and the JSPS KAKENHI (24K18092) to Y.Kiguchi, a grant from the JSPS KAKENHI (22K15833) to TE, and a grant from the Platform for Advanced Genome Science (22h04925)
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
