Óriási rejtett DNS-t találtak az emberi szájban

Az emberi testtel kapcsolatos tudományos ismereteket sokan azt gondolják, hogy szinte teljesek. Ám az elmúlt tíz évben is fedeztek fel eddig ismeretlen apró szerveket, és az egyik olyan terület, amely most egyfajta kutatási reneszánszon megy keresztül, az a mikrobiom. Ez magában foglalja az ismert bélmikrobiomot, de ide tartozik a száj mikrobiomja is. Yuya Kiguchi, a Tokiói Egyetem Graduate School of Frontier Sciences Yutaka Suzuki Laboratóriumának kutatója és csapata a talajmikrobiom külső DNS-ében történt felfedezések inspirációjára alapozva az emberi nyálminták nagy halmazát kezdte vizsgálni, hogy hasonló elemekre bukkanjon az emberi nyálban.

„Tudjuk, hogy az orális mikrobiomban rengetegféle baktérium él, de sok funkciójuk és működési módjuk még ismeretlen,” mondta Kiguchi. „Kutatásaink során felfedeztük az Inoclest, egy extrakromoszomális DNS példáját – olyan DNS-darabokat, amelyek a sejtekben, jelen esetben baktériumokban vannak, de nem a fő DNS-en belül. Olyan, mintha egy könyvhöz plusz lábjegyzeteket találnánk, amiket most kezdünk el olvasni, hogy megtudjuk, mit csinálnak.”

Az Inocles kimutatása nem volt egyszerű, mivel a hagyományos DNS-szekvenálási módszerek a genetikai adatokat darabokra törik, így lehetetlen nagyobb elemek rekonstruálása. Ennek leküzdésére a kutatócsapat fejlett, hosszú olvasású szekvenálási technikákat alkalmazott, amelyek hosszabb DNS-szakaszokat képesek rögzíteni. Egy kulcsfontosságú áttörést Nagisa Hamamoto, a társszerző fejlesztett elő, aki kidolgozta a preNuc nevű módszert, mely szelektíven eltávolítja az emberi DNS-t a nyálmintákból, jelentősen javítva a hosszabb DNS-szakaszok szekvenálásának minőségét. Ennek köszönhetően sikerült először teljes Inocles genomokat összeállítani, amelyek kiderült, hogy a Streptococcus salivarius baktériumokban találhatók, bár maga a gazdaszervezet azonosítása is nehézségekbe ütközött.

„Az Inocles átlagos genommérete 350 kilobázispár, ami a genetikai szekvenciák hosszúságának mértéke, így az emberi mikrobiom egyik legnagyobb extrakromoszomális genetikai eleme. Más extrakromoszomális DNS-formák, mint például a plazmidok, legfeljebb néhány tíz kilobázispár hosszúak,” magyarázta Kiguchi. „Ez a nagy méret lehetővé teszi, hogy az Inocles különféle funkciókat ellátó géneket hordozzon, mint például az oxidatív stressz elleni védekezés, a DNS-károsodás javítása, és sejtfalspecifikus gének, amelyek az extracelluláris stresszhez való alkalmazkodásban játszhatnak szerepet.”

A csapat célja, hogy stabil módszereket dolgozzon ki Inoclest tartalmazó baktériumok tenyésztésére. Ez lehetővé teszi majd, hogy megvizsgálják, hogyan működnek az Inocles, képesek-e terjedni emberek között, és milyen hatással lehetnek a száj egészségére, például a fogszuvasodásra vagy a fogágybetegségre. Mivel sok Inocles gén jellemzői még ismeretlenek, a kutatók laboratóriumi kísérleteket és számítógépes szimulációkat, például az AlphaFoldot fogják alkalmazni, hogy megjósolják és modellezzék az Inocles szerepét.

„Ami igazán figyelemre méltó, hogy a nyálminták alapján, amelyek az emberi populáció széles körét reprezentálják, úgy gondoljuk, az emberek 74%-a rendelkezhet Inocles-szel. És bár az orális mikrobiomot már régóta tanulmányozzák, az Inocles egészen mostanáig rejtve maradt a technológiai korlátok miatt,” mondta Kiguchi. „Most, hogy tudjuk, hogy léteznek, elkezdhetjük vizsgálni, hogyan alakítják az ember és az ott élő mikrobák, valamint a száj egészségének kapcsolatát. És vannak arra utaló jelek is, hogy az Inocles komoly betegségek, például a rák markerei is lehetnek.”