O Sequenciamento Transcriptómico Avança a Pesquisa em Microbiomas

A pesquisa do transcriptoma microbiano foca na análise de RNA de microrganismos em um ambiente específico ou em um período de tempo específico como forma de obter a transcrição de genes e fornecer fortes evidências para o estudo da regulação da expressão diferencial de genes em microrganismos.

Sequenciação transcriptómica as tecnologias não só permitem a descoberta de novos microrganismos que influenciam o desenvolvimento de doenças e a eficácia terapêutica, mas também fornecem ferramentas benéficas para analisar a composição de comunidades microbianas em ambientes específicos, monitorizar infeções microbianas e compreender as interacções entre bactérias e fármacos.

Análise transcriptómica comparativa da base molecular genética de mutantes de estirpes industriais

O RNA e os seus produtos de degradação são componentes funcionais importantes amplamente utilizados na indústria alimentar. Guo et al. usou o Illumina HiSeq 2500 para sequenciar cDNA obtido pela transcrição reversa de mRNA de Saccharomyces cerevisiae e explorou o mecanismo genético da alta síntese de RNA na estirpe mutante química de Saccharomyces cerevisiae BY23-195. Os resultados mostraram que a biogénese de ribossomas, meiose, transporte de RNA, via de sinalização da quinase ativada por mitógenos (MAPK), metabolismo do triptofano, metabolismo do carbono e via de regulação da longevidade estavam intimamente associados ao alto metabolismo de ácidos nucleicos em Saccharomyces cerevisiae.

Análise transcriptómica combinada com análise genómica de mecanismos de resistência antimicrobiana.

A resistência antimicrobiana (RAM) tem o potencial de se tornar uma emergência de saúde global e espera-se que mate mais pessoas do que o câncer até 2050. Pesquisadores realizaram sequenciação de próxima geração dos transcriptomas de quatro pares de organismos filogeneticamente relacionados. Acinetobacter baumannii isolados com diferentes susceptibilidades. Cinco mecanismos potenciais diferentes de resistência a fármacos em A. baumannii foram identificados, fornecendo uma base para diagnosticar e tratar pacientes infetados com A. baumannii para tratamento e prognóstico.

Comparações de conteúdo genético entre isolados pareados (Roe C et al. 2020)

A tecnologia de transcriptómica ajuda a identificar micróbios novos relevantes para o tratamento do câncer.

Os investigadores utilizaram tecnologia de transcriptómica para identificar duas estirpes de Bifidobacterium breve que podem influenciar o desenvolvimento do câncer e a eficácia do tratamento do câncer ao reduzir o crescimento tumoral em camundongos com câncer colorretal MC38. Análises imunológicas e transcriptómicas extensivas mostraram que o aumentado B. breve linhagens melhoraram a imunidade anti-câncer mediada por linfócitos.

Efeito das terapias contra o câncer e B. breve tensões no transcriptoma intestinal (Yoon Y) et al. 2021)

Os transcriptomas microbianos promovem a investigação da diversidade comunitária.

A periodontite é uma doença oral prevalente a nível global, causada pela disbiose ecológica do microbioma periodontal. O perfilamento transcriptómico de microrganismos orais chave no periodonto, utilizando transcriptómica, permitiu a identificação de nucleocitosomas no ecótopo periodontal com perfis de expressão génica diferentes dos observados em cultura laboratorial. Um total de 127.729 SNPs foram identificados em transcritos do ecótono periodontal, que apresentam frequências semelhantes na saúde e na doença e cobrem todo o genoma, sugerindo um hospedeiro em evolução. A diversidade das comunidades microbianas é uma característica importante da sua adaptação à natureza, pelo que inferir a natureza funcional da relevância microbiana a partir de dados laboratoriais deve ser abordado com cautela.

Comparação entre a expressão genética na periodontite e na cultura laboratorial para Porphyromonas gingivalis (Deng Z L et al. 2018)

Resumo

Nos últimos anos, as técnicas de pesquisa direcionadas à transcriptómica microbiana também evoluíram. Ao nível do gene, evoluiu de validação complementar de RNAs fragmentários com amostras microbianas para sequenciação direta de ARNs de comprimento completo para obter informações sobre sequências; a nível espacial, evoluiu de transcriptomas populacionais tradicionais para estudos a níveis espaciais, de célula única e epigenéticos. Com a contínua maturação da tecnologia de transcriptómica, é certo que irá acelerar a compreensão mais profunda da expressão transcricional e da informação regulatória de microrganismos em diferentes habitats, o que irá promover grandemente o progresso no campo da microbiologia.

Referências:

1. Guo X, Zhao B, Zhou X, et al. Análise da base molecular de Saccharomyces cerevisiae mutante com alto teor de ácidos nucleicos por transcriptómica comparativa. Investigação Alimentar Internacional, 2021, 142: 110188.
2. Roe C, Williamson C H D, Vazquez A J, et al. Estudos de associação em todo o genoma bacteriano (bGWAS) e transcriptómica identificam mecanismos criptográficos de resistência antimicrobiana em Acinetobacter baumannii. Fronteiras em Saúde Pública, 2020, 8: 451.
3. Yoon Y, Kim G, Jeon B N, et al. A estirpe específica de Bifidobacterium aumenta a eficácia das terapias contra o câncer em camundongos portadores de tumores. Cancros, 2021, 13(5): 957.
4. Deng Z L, Sztajer H, Jarek M, et al. Mundos apartados – perfis de transcriptoma de microrganismos orais chave no bolso periodontal em comparação com culturas laboratoriais únicas refletem interações sinérgicas. Fronteiras em Microbiologia, 2018, 9: 124.