← Back

Mikrobiota jelitowa

Mikroorganizmy żyjące w środowisku jelitowym mają wpływ na wiele funkcji organizmu gospodarza. Dzieje się tak, ponieważ oddziałują one ze ścianami jelit i wydzielają małe cząsteczki (metabolity), które są wchłaniane do krwiobiegu. W ten sposób mikrobiota oddziałuje w zasadzie na każdą tkankę w ciele gospodarza. Informacja genetyczna przechowywana przez mikrobiotę jelitową nazywana jest mikrobiomem, a wytwarzane przez nią metabolity nazywane są metabolomem. Tkanki i narządy składają się z komórek znajdujących się pod kontrolą genomowego DNA obecnego w jądrze. DNA koduje informację wyrażoną jako RNA i białko, i w ten sposób decyduje o składzie i funkcjonowaniu organizmu.

Oś mikrobiom-metabolom-epigenom

Istnieją jednak różne mechanizmy kontrolujące ekspresję DNA, które są nazywane modyfikatorami epigenetycznymi. Wśród różnych modyfikatorów epigenetycznych najbardziej rozpowszechnione są modyfikacje DNA, takie jak metylacja DNA lub aktywność niekodujących mediatorów RNA, takich jak mikroRNA (miRNA). W skali całego genomu te modyfikatory epigenetyczne nazywane są epigenomem.

Istnieje związek między mikrobiomem a metabolomem i epigenomem, który nazywa się osią mikrobiom-metabolom-epigenom. Zasadniczo oznacza to, że wszelkie zmiany w mikrobiomie pociągną za sobą zmiany w metabolomie i epigenomie. Ta zależność oznacza, że zmiana mikroflory wiąże się ze zmianą sposobu ekspresji DNA gospodarza i funkcjonowania jego organizmu.

Głębsze konsekwencje modyfikacji epigenetycznych to stabilna ingerencja w ekspresję genów. Oznacza to, że jeśli modulacja jest na poziomie epigenetycznym, to może być dziedziczona na komórkę potomną (mitotycznie) lub nawet na kolejne pokolenie (mejotycznie).

Założenia projektu

W tym projekcie zajmujemy się zależnością między mikrobiomem a epigenomem, używając przepiórki jako modelu biologicznego. Motywacja projektu opiera się na założeniu, że okołowylęgowy kontakt nowo wyklutych przepiórek z dorosłymi naśladuje naturalny transfer matczynej mikroflory do potomstwa. W ten sposób odchody pozostawione przez dorosłego inicjują szczepienie mikroflory noworodków. Obecna propozycja dotacji opiera się na dowodach empirycznych, że kontakt z kurą prowadzi do przeprogramowania mikroflory jelitowej i metabolitów nowo wyklutych piskląt.

W oparciu o tę wstępną koncepcję opracowaliśmy hipotezę, że jeżeli mikrobiota jelitowa nowo wyklutych piskląt będzie stymulowana przez kontakt z dorosłym osobnikiem, dostarczy to wystarczających bodźców środowiskowych, aby wywołać modyfikacje epigenetyczne. Niniejszym, głównym celem tego projektu jest przedstawienie dowodów naukowych, że kontakt z dorosłymi jest głównym czynnikiem w modyfikacjach epigenetycznych związanych z mikrobiomem u przepiórki japońskiej (Coturnix japonica).

Realizacja projektu

Projekt rozpoczyna się od badań na zwierzętach, które opierają się na trzech pokoleniach przepiórek japońskich, stymulowanych po wykluciu przez kontakt z dorosłym osobnikiem. Czynnik eksperymentalny (kontakt z dorosłym osobnikiem) ma naśladować naturalny transfer dorosłej mikroflory od matki do potomstwa i dostarczać silnych bodźców do rozwoju mikroflory jelitowej i związanych z nią odpowiedzi ze strony gospodarza.

Dalsze analizy obejmą:

(1) Metagenomika - sekwencjonowanie 16s rRNA w celu określenia składu gatunkowego bakterii jelitowych;

(2) Metabolomika - oznaczanie metabolitów wytwarzanych przez bakterie jelitowe wykrywalnych w treści pokarmowej jelita i w surowicy;

(3) Genomika funkcjonalna -  sekwencjonowanie miRNA, który jest jednym z zależnych od mikrobiomu modyfikatorów epigenetycznych wpływających na ekspresję wielu genów w genomie;

(4) Sekwencjonowanie metylomu - sekwencjonowanie zmetylowanych (w porównaniu z niemetylowanymi) części DNA w celu określenia, które obszary zostały dezaktywowane transkrypcyjnie (w porównaniu z aktywowanymi) po stymulacji mikrobiomu.

Oczekiwane wyniki

W efekcie realizacji projektu, przedstawimy związek między modyfikatorami mikrobiomu i epigenomu przepiórek oraz ustalimy, czy aspekt epigenetyczny przypisywany mikrobiocie będzie wykrywalny tylko w ciągu jednego pokolenia, czy może stanowić głębsze bodźce epigenetyczne dla kolejnych pokoleń przepiórek. Z uwagi na to, że przepiórka jest organizmem modelowym, wyniki można ekstrapolować na inne gatunki ptaków.

← Back