Peneliti mengamati lebih dekat genom komunitas mikroba di mulut manusia – ScienceDaily

Peneliti mengamati lebih dekat genom komunitas mikroba di mulut manusia – ScienceDaily

[ad_1]

Bakteri sering menunjukkan biogeografi yang sangat kuat – beberapa bakteri melimpah di lokasi tertentu sementara tidak ada di tempat lain – yang mengarah ke pertanyaan utama saat menerapkan mikrobiologi ke terapi atau probiotik: bagaimana bakteri masuk ke tempat yang salah? Bagaimana kita menambahkan bakteri yang tepat ke tempat yang tepat ketika biogeografi sudah ‘rusak’?

Namun, pertanyaan-pertanyaan ini memiliki satu kendala besar, bakteri sangat kecil dan banyak dengan populasi yang sangat beragam dan rumit yang menciptakan tantangan besar untuk memahami subkelompok bakteri mana yang hidup di mana dan gen atau kemampuan metabolisme apa yang memungkinkan mereka berkembang di tempat yang ‘salah’ ini. .

Dalam studi baru yang diterbitkan di Biologi Genom peneliti yang dipimpin oleh Universitas Harvard memeriksa mikrobioma mulut manusia dan menemukan variabilitas yang mengesankan dalam subpopulasi bakteri yang hidup di area tertentu di mulut.

“Sebagai ahli ekologi mikroba, kami terpesona oleh bagaimana bakteri tampaknya dapat membagi habitat apa pun menjadi berbagai relung, tetapi sebagai manusia sendiri, kami juga memiliki keingintahuan bawaan tentang bagaimana mikroba membentuk diri mereka sendiri di dalam tubuh kita,” kata penulis utama Daniel R. Utter, Kandidat PhD di Department of Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University.

Perkembangan terkini dalam sekuensing dan pendekatan bioinformatis telah menawarkan cara baru untuk mengurai kompleksitas komunitas bakteri. Utter dan Colleen Cavanaugh, Edward C. Jeffrey Profesor Biologi di Departemen Organismik dan Evolusi Biologi, Universitas Harvard, bekerja sama dengan para peneliti di Laboratorium Biologi Laut, Woods Hole, Universitas Chicago, dan The Forsyth Institute untuk menerapkan keadaan ini- pendekatan sekuensing dan analisis seni untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang mikrobioma oral.

“Mulut adalah tempat yang tepat untuk mempelajari komunitas mikroba,” menurut penulis bersama A. Murat Eren, asisten profesor di Departemen Kedokteran di Universitas Chicago. “Tidak hanya permulaan dari saluran pencernaan, tetapi juga lingkungan yang sangat khusus dan kecil yang cukup beragam secara mikroba sehingga kami dapat benar-benar mulai menjawab pertanyaan menarik tentang mikrobiom dan evolusinya.”

Mulut mengandung mikroba spesifik lokasi dalam jumlah yang mengejutkan di berbagai area. Misalnya, mikroba yang ditemukan di lidah sangat berbeda dengan mikroba yang ditemukan di plak gigi. “Mikroba lidah Anda lebih mirip dengan mikroba yang hidup di lidah orang lain daripada mikroba yang hidup di tenggorokan atau di gusi Anda!” kata Eren.

Tim menjelajahi database publik dan mengunduh 100 genom yang mewakili empat spesies bakteri yang biasa ditemukan di mulut. Haemophilus parainfluenzae dan tiga spesies mulut dari genus Rothia, dan menggunakannya sebagai referensi untuk menyelidiki sampel kerabat mereka di ratusan mulut relawan dari Human Microbiome Project (HMP).

“Kami menggunakan genom ini sebagai titik awal, tetapi dengan cepat bergerak melampaui mereka untuk menyelidiki variasi genetik total di antara triliunan sel bakteri yang hidup di mulut kami,” kata Utter. “Karena, pada akhirnya, itulah yang membuat kami penasaran, bukan beberapa yang telah diurutkan.”

Menggunakan pendekatan yang dikembangkan baru-baru ini yang disebut metapangenomics, yang menggabungkan pangenomes (jumlah dari semua gen yang ditemukan dalam satu set bakteri terkait) dengan metagenomics (studi tentang total DNA yang berasal dari semua bakteri dalam suatu komunitas), memungkinkan para peneliti untuk melakukan pemeriksaan mendalam dari genom mikroba yang menyebabkan penemuan yang mengejutkan.

“Kami menemukan banyak sekali variabilitas,” kata Utter. “Tapi kami dikejutkan oleh pola variabilitas itu di berbagai bagian mulut; khususnya, antara permukaan lidah, pipi, dan gigi.”

Misalnya, dalam satu spesies mikroba, para peneliti menemukan bentuk genetik berbeda yang sangat terkait dengan satu situs berbeda di dalam mulut. Dalam banyak kasus, tim tersebut dapat mengidentifikasi beberapa gen yang mungkin menjelaskan habitat spesifik kelompok bakteri tertentu. Menerapkan metapangenomik, para peneliti juga dapat mengidentifikasi cara spesifik bakteri yang hidup bebas di mulut orang berbeda dari kerabat mereka yang tumbuh di laboratorium.

“Resolusi yang dihasilkan oleh teknik ini – melalui perbandingan langsung genom dari bakteri” peliharaan “dan” liar “- memungkinkan kita untuk membedah perbedaan gen demi gen,” catat Cavanaugh. “Kami juga dapat mengidentifikasi strain bakteri baru yang terkait, tetapi berbeda dari, yang kami miliki dalam kultur.”

“Setelah mengidentifikasi beberapa kandidat bakteri yang sangat kuat yang dapat menentukan adaptasi ke habitat tertentu, kami ingin menguji hipotesis ini secara eksperimental,” kata Cavanaugh. Temuan ini berpotensi menjadi kunci untuk membuka probiotik yang ditargetkan, di mana para ilmuwan dapat menggunakan apa yang telah dipelajari tentang persyaratan habitat setiap mikroba untuk merekayasa mikroba yang bermanfaat untuk mendarat di habitat tertentu.

“Mulut sangat mudah diakses sehingga orang telah bekerja pada bakteri dari mulut untuk waktu yang lama,” kata rekan penulis Jessica Mark Welch, ilmuwan asosiasi di Marine Biological Laboratory.

“Setiap lingkungan yang kita lihat memiliki komunitas bakteri yang sangat rumit dan kompleks ini, tetapi mengapa demikian?” kata Mark Welch. “Memahami mengapa komunitas ini begitu kompleks dan bagaimana bakteri yang berbeda berinteraksi akan membantu kami lebih memahami bagaimana memperbaiki komunitas bakteri yang merusak kesehatan kami, memberi tahu kami mikroba mana yang perlu dikeluarkan atau ditambahkan kembali.”

Studi ini dan penelitian lainnya dapat memberikan wawasan baru tentang peran mikroba mulut dalam kesehatan manusia. “Kemampuan untuk mengidentifikasi gen spesifik di balik adaptasi habitat telah menjadi ‘cawan suci’ dalam ekologi mikroba,” kata Utter. “Kami sangat gembira atas kontribusi kami di bidang ini!”

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen