محققان روشی برای توالی‌یابی نانوحفره ارائه کردند که می‌توان از آن برای شناسایی و مطالعه متیلاسیون‌های DNA استفاده کرد، پدیده‌ای که در تشخیص و پیش‌بینی رفتار میکروب‌ها و باکتری‌ها نقش مهمی دارد.
استفاده از توالی‌یابی با نانوحفره برای شناسایی متیلاسیون DNA
متیلاسیون DNA باکتریایی در توالی‌های متنوعی اتفاق می‌افتد و نقش مهمی در دفاع سلولی و تنظیم ژن ایفا می‌کند. مطالعات مختلفی گزارش شده است که متیلاسیون DNA باکتریایی نقش مهمی در عملکرد باکتری‌ها مانند میزان حمله به میزبان و تشکیل بیوفیلم دارد.
متیلوم‌های باکتریایی حاوی سه شکل اولیه متیلاسیون DNA هستند: N6-متیلادین، N4-متیل سیتوزین و ۵-متیل سیتوزین. توالی‌یابی بیسولفیت برای نقشه‌برداری متیلاسیون DNA در ژنوم پستانداران چندان موثر نیست.
به تازگی محققان یک روش جدید ارائه کرده‌اند که در آن از توالی‌یابی نانوحفره‌ای برای شناسایی متیلاسیون‌های مختلف استفاده می‌شود. محققان این روش را برای باکتری‌های منفرد و میکروب‌های موجود در روده استفاده کردند. در این پروژه پژوهشگران با استفاده از متیلاسیون DNA اقدام به تجزیه و تحلیل میکروبیوم با وضوح بالا، نقشه‌برداری از عناصر ژنتیکی کردند.
چرا نتایج این تحقیق جالب است؟
- برای نبرد با عوامل بیماری‌زای باکتریایی: مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها سلامت عمومی را به خطر می‌اندازد. برای نبرد بهتر با عوامل بیماری‌زای باکتریایی، کشف اهداف جدید دارویی مهم است. شواهد نشان می‌دهد که متیلاسیون DNA باکتری‌ها نقش مهمی در تنظیم فیزیولوژی باکتریایی مانند تشکیل بیوفیلم یا تعامل پاتوژن-میزبان دارد. این روش جدید به محققان این امکان را می‌دهد تا به‌طور موثرتری متیلاسیون DNA جدید را در پاتوژن‌ها کشف کنند.
- برای درک بهتر میکروبیوم: با وجود نقش میکروبیوم در سلامت انسان، مشخصه‌یابی میکروبیوم‌ها همچنان دشوار است. برای مهار موثر قدرت درمانی میکروبیوم، درک گونه‌های خاص باکتری‌ها و سویه‌های خاص در میکروبیوم انسان بسیار مهم است. روش جدید محققان، ترکیبی از قدرت توالی‌یابی طولانی مدت و متیلاسیون DNA باکتری برای مطالعه نمونه‌های پیچیده میکروبیوم در گونه‌ها است.
با بررسی سه نوع متیلاسیون DNA در نمونه‌های مختلف، پژوهشگران دریافتند که سیگنال توالی‌یابی مبتنی بر نانوحفره ناهمگنی پیچیده‌ای را در متیلاسیون‌های یک نمونه نشان می‌دهد. برای دستیابی به این پیچیدگی و امکان استفاده از توالی‌یابی با نانوحفره برای کشف متیلاسیون، محققان یک مجموعه داده از گونه‌های باکتریایی ایجاد کردند و یک روش جدید برای شناسایی و نقشه‌برداری از سه شکل متیلاسیون DNA ارائه کردند.
