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Novo método de obtenção de amostras Microbe Marinha cedeu um inesperado Boon

Published on May 14, 2009 at 7:43 PM

Um engenhoso método novo de obtenção de amostras de micróbios marinhos, preservando a expressão dos micróbios gene naturais rendeu uma benção inesperada: a presença de muitas variedades de pequenos RNAs - trechos de RNA que funcionam como interruptores para regular a expressão gênica nessas criaturas unicelulares . Até agora, RNA pequeno só poderia ser estudado em laboratório de cultura de microorganismos, a descoberta de sua presença em um ambiente natural pode tornar possível, finalmente, para aprender em larga escala como as comunidades microbianas que vivem em profundidades do oceano e regiões diferentes respondem a estímulos ambientais.

Edward DeLong (esquerda), Yanmei Shi (à direita)

"Os micróbios são biossensores requintado", disse Edward Delong, professor de engenharia civil e ambiental (CEE) e engenharia biológica no MIT . "Tivemos desenvolveu esta metodologia para olhar genes codificadores de proteínas, porque, se sabemos que as proteínas que os micróbios estão expressando em que condições, podemos aprender sobre as condições ambientais e como estes influenciam os micróbios. A presença inesperada e abundância desses pequenos RNAs, que podem atuar como interruptores para regular a expressão gênica, nos permitirá obter uma visão ainda mais profundo da expressão gênica e respostas microbianas a alterações ambientais.

DeLong e co-autores Yanmei Shi, um estudante graduado no CEE, e associado postdoctoral Gene Tyson descrever este trabalho no dia 14 de maio da revista Nature. A equipe usou uma técnica chamada metatranscriptómica, que lhes permite analisar as moléculas de RNA de micróbios selvagem, algo que anteriormente só poderia ser feito com o laboratório de cultura de micróbios.

Micróbios são ultra-sensíveis sensores ambientais que respondem em um piscar de olhos às mudanças minuto a luz, temperatura, pressão e produtos químicos ou modificar sua expressão da proteína em conformidade. Mas que a sensibilidade cria um dilema para os cientistas que os estudam. Como o tipo de efeito do observador na física quântica, inserindo o meio ambiente ou remover os micróbios a partir dele, o observador faz com que os micróbios para mudar sua expressão de proteínas. Esta mesma sensibilidade faz com que algumas dessas criaturas extremamente difícil a crescer em culturas de laboratório.

Para superar o obstáculo de forma rápida coleta e filtragem de amostras microbianas na água do mar antes de os micróbios mudam de expressão da proteína, a equipe de pesquisa - em colaboração com a CEE Professor Sallie (Penny) Chisholm e sua equipe de pesquisa, que tem crescido com sucesso e estudou o micróbio fotossintética, Prochlorococcus, no laboratório - criou um método de amplificação do RNA extraído de pequenas quantidades de água do mar, modificando uma técnica de amplificação de RNA eucariótico.

Quando começou Shi estudos de laboratório do RNA em suas amostras, ela descobriu que a maior parte do romance RNA que deverá ser de codificação de proteínas foi realmente pequeno RNA (ou sRNA), que pode servir como um catalisador ou regulador de vias metabólicas em micróbios.

"O que é surpreendente para mim é a abundância de candidatos romance sRNA em conjuntos de nossos dados", disse Shi. "Quando olhei para as seqüências que não pode ser confiantemente atribuído como codificadoras de proteínas, descobri que uma grande porcentagem dessas seqüências são seqüências não-codificadoras derivado ainda a ser cultivadas microorganismos no oceano. Isso foi muito emocionante nós, porque essa abordagem metatranscriptomic - usando um conjunto de dados de seqüências de transcritos de uma comunidade microbiana natural em oposição a uma cepa microbiana única cultura - abre uma nova janela de descobrir sRNAs natural, o qual podem prever ainda implicações ecologicamente relevantes ".

"Nós encontramos um conjunto extremamente diversificado de moléculas e cada um é potencialmente regulamenta um gene que codifica proteínas diferentes", disse DeLong. "Vamos agora ser capaz de controlar a expressão da proteína ea expressão sRNA mais tempo para aprender a relevância destes pequenos interruptores".

Se pensarmos de bactérias marinhas e suas proteínas como fábricas de pequena realização de atividades essenciais de biogeoquímicos - como a colheita luz solar para criar oxigênio e sintetizar o açúcar a partir de dióxido de carbono -, então a sRNAs são os interruptores internos que ligar e desligar a linha de fábricas de produção . Sua descoberta nas amostras do oceano abre o caminho para a aprendizagem ainda mais informação detalhada no laboratório: os pesquisadores podem agora realizar experimentos de laboratório para analisar os efeitos de perturbação ambiental nas comunidades microbianas. Estes novos sRNAs também expandir nosso conhecimento geral da natureza e diversidade destes parâmetros recentemente reconhecida regulamentares.

"Ser capaz de acompanhar a dinâmica de expressão do RNA pequeno in situ fornece insights sobre como os micróbios responder às mudanças ambientais, tais como concentração de nutrientes e propriedades físicas como luz e pressão", disse Shi. "Uma questão muito interessante de acompanhar no laboratório é o quanto uma vantagem física RNA pequeno confere aos micróbios. Podem os micróbios com uma RNA específicas pequenos têm melhor desempenho na competição por nutrientes em uma situação difícil, por exemplo? A descoberta de ocorrência natural pequenos RNAs é um primeiro passo no sentido de resolver tais questões. "

Este trabalho foi financiado pelo Gordon e Betty Moore Foundation, a National Science Foundation e do Departamento de Energia dos EUA.

Last Update: 26. October 2011 08:14

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