Cercetătorii de la Universitatea din Tokyo au descoperit în cavitatea bucală structuri uriaşe de ADN care până acum au scăpat observaţiei ştiinţifice. Aceste fragmente genetice par să joace un rol central în adaptarea bacteriilor la mediul dinamic din gură. Descoperirile, publicate în revista Nature Communications, oferă o nouă perspectivă asupra modului în care bacteriile orale colonizează şi persistă în organismul uman, cu posibile implicaţii pentru sănătate, prevenirea bolilor şi cercetarea microbiomului.
Microbiomul uman, comunitatea de microorganisme care trăieşte în şi pe corpul nostru, este intens studiat în ultimii ani. Dacă microbiomul intestinal este deja bine cunoscut, microbiomul oral rămâne încă plin de mistere.
Inspiraţi de cercetări recente care au identificat fragmente de ADN suplimentar în bacterii sau alte microorganisme din sol, cercetătorii japonezi au analizat un set extins de probe de salivă colectate la Universitatea din Tokyo. Obiectivul lor a fost să afle dacă şi în saliva umană există astfel de structuri genetice ascunse.
Echipa a descoperit un tip de ADN extracromozomial – fragmente genetice aflate în interiorul celulelor bacteriene, dar separate de ADN-ul principal, denumite Inocle.
„Ştim că în cavitatea bucală trăiesc numeroase tipuri de bacterii, dar multe dintre funcţiile lor rămân necunoscute. Este ca şi cum am fi găsit o carte cu note de subsol suplimentare, iar acum încercăm să înţelegem ce rol au aceste informaţii suplimentare”, a declarat Yuya Kiguchi, care a condus cercetările, citat într-un comunicat.
Identificarea acestor structuri mari de ADN a fost extrem de dificilă, deoarece metodele clasice de secvenţiere fragmentează ADN-ul, ceea ce împiedică analiza unor elemente mari.
Echipa a folosit tehnologii avansate de secvenţiere capabile să citească fragmente foarte lungi de ADN, oferind o imagine detaliată asupra unor porţiuni extinse de material genetic.
Un pas esenţial însă a fost dezvoltarea metodei preNuc, care îndepărtează selectiv ADN-ul uman din probele de salivă, ceea ce a permis obţinerea unor secvenţe mult mai clare şi precise pentru analiza bacteriilor.
Astfel, cercetătorii au reuşit pentru prima dată să asambleze genomuri complete de Inocle, care au fost identificate ca aparţinând bacteriei Streptococcus salivarius, o specie frecvent prezentă în cavitatea orală.
Dimensiunea medie a unui genom Inocle este de 350.000 de perechi de baze, ceea ce le situează printre cele mai mari elemente genetice extracromozomiale din microbiomul uman. Prin comparaţie, plasmidele - alte forme de ADN extracromozomial - au dimensiuni de câteva zeci de mii de perechi de baze. Această lungime mare oferă Inoclelor o varietate de gene, inclusiv gene implicate în rezistenţa la stres oxidativ, repararea leziunilor ADN-ului şi procese legate de peretele celular, ceea ce ar putea ajuta bacteriile să se adapteze la stresul din mediul oral.
Deoarece multe gene Inocle nu au fost încă studiate şi descrise în detaliu, echipa va combina experimente de laborator cu simulări computerizate, precum cele realizate cu programul AlphaFold, pentru a estima ce roluri şi funcţii ar putea avea aceste gene.
„Remarcabil este faptul că, având în vedere diversitatea populaţiei umane reprezentată de probele de salivă analizate, credem că aproximativ 74% dintre oameni ar putea avea Inocle. Şi, deşi microbiomul oral este studiat de multă vreme, aceste structuri au rămas ascunse până acum din cauza limitărilor tehnologice. Acum că ştim că există, putem explora modul în care acestea influenţează relaţia dintre organismul uman, microbiom şi sănătatea orală”, a mai adăugat Kiguchi.
Următorul pas pentru cercetători este dezvoltarea unor metode stabile de cultivare a bacteriilor care conţin Inocle. Acest lucru va permite studierea în detaliu a rolului acestora, evaluarea posibilităţii de transmitere între indivizi şi înţelegerea modului în care ar putea influenţa afecţiuni precum cariile dentare sau bolile gingivale.
Cercetătorii sugerează chiar că aceste structuri ar putea fi utilizate în viitor ca markeri pentru depistarea unor boli grave, inclusiv a cancerului.
Această descoperire deschide o nouă direcţie în cercetarea microbiomului oral şi oferă o înţelegere mai profundă a interacţiunilor dintre bacterii şi gazda umană, cu implicaţii majore pentru prevenirea şi tratarea unor boli.
