Váratlan DNS-re bukkantak a szájüregben
Az orális mikrobiomban egy DNS-szakaszok alkotta új struktúrát fedeztek fel, amelyet Inocle névre kereszteltek - szerepe egyelőre ismeretlen.
A Nature Communications folyóiratban augusztus 11-én jelent meg a The University of Tokyo kutatóinak tanulmánya, amelyben új megvilágításba helyezték azt a kérdést, hogyan képesek a szájüregi baktériumok kolonizálni az emberi szervezetet, és hosszú távon fennmaradni. Ez a felismerés jelentős hatással lehet a szájüregi egészség, a fertőző betegségek és a mikrobiomkutatás jövőjére. A szájüregi mikrobiommal kapcsolatos kutatások továbbra is számos megválaszolatlan kérdésre keresik a választ, és jelenleg pont ez az orvosi kutatások egyik legdinamikusabban fejlődő területe.
A mostani vizsgálatsorozatot Yuya Kiguchi vezette, akit a talajmikrobiomban nemrégiben felfedezett idegen DNS-elemek inspiráltak arra, hogy kollégáival együtt nagyszámú nyálmintát elemezzen azzal a céllal, hogy kiderítsék, vajon a talajhoz hasonlóan az emberi szájban is jelen vannak-e hasonló, eddig ismeretlen genetikai struktúrák.
A válasz egyértelműen igen. A kutatócsoport az elemzések során Inocle névre keresztelte a szájüregben talált extrakromoszomális DNS új formáját. Ezt olyan DNS-szakaszok alkotják, amelyek nem a baktériumok fő genomjához tartoznak, hanem attól függetlenül, különállóan léteznek a sejten belül. Kiguchi ezt úgy írta le, mintha egy könyvben olyan lábjegyzeteket találnánk, amelyek új értelmet adnak a szövegnek, “és még csak most kezdjük el megfejteni, mit is jelentenek ezek a jegyzetek”.
Az Inocle-ek pontos leírása, azonosítása technológiai kihívást jelentett, mivel a hagyományos szekvenálási módszerek nem alkalmasak a nagy méretű genetikai elemek rekonstruálására. Ennek leküzdésére a kutatók úgynevezett hosszú olvasású szekvenálási technikákat alkalmaztak, amelyek lehetővé tették a teljes DNS-szakaszok pontos feltérképezését. A kulcsfontosságú technikai áttörést Nagisa Hamamoto érte el, aki a probléma megoldására kifejlesztette a preNuc nevű módszert: ez az eljárás szelektíven képes eltávolítani az emberi DNS-t a nyálmintákból, így jelentősen javítja a bakteriális DNS szekvenálásának minőségét.
Ennek köszönhetően a kutatók elsőként tudták összeállítani az Inocle struktúrák teljes genomját, és megállapították, hogy ezek a Streptococcus salivarius nevű baktériumhoz köthetők – bár a pontos azonosítás nem volt egyszerű feladat. Az Inocle struktúrák átlagos genommérete eléri a 350 kilobázispárt, ami kiemelkedően nagynak számít az emberi mikrobiomban található extrakromoszomális genetikai elemek között. Összehasonlításképpen: a plazmidok, amelyek szintén extrakromoszomális DNS-formák, jellemzően csak néhány tíz kilobázispár hosszúságúak.
Ez a jelentős méret lehetővé teszi, hogy az Inocle struktúrák számos funkcionális gént hordozzanak, többek között az oxidatív stresszel szembeni védekezésben, a DNS-károsodás javításában, valamint a sejtfalhoz kapcsolódó génekben, amelyek az extracelluláris stresszválaszhoz való alkalmazkodásban játszhatnak szerepet.
A kutatócsoport következő célja, hogy stabil tenyésztési módszereket dolgozzon ki az Inocle struktúrákat hordozó baktériumok számára. Ez lehetővé tenné annak vizsgálatát, hogyan működnek ezek a genetikai elemek, például képesek-e terjedni az egyes emberek között, illetve, hogy milyen hatással vannak a szájüregi egészségre, például a fogszuvasodás vagy az ínybetegségek kialakulására.
Mivel az Inocle struktúrák által hordozott gének jelentős része még nem ismert, a kutatók laboratóriumi vizsgálatok és számítógépes modellezés – például az AlphaFold algoritmus – segítségével próbálják előre jelezni ezek lehetséges funkcióit. Kiguchi szerint különösen figyelemre méltó, hogy a nyálminták alapján az emberek mintegy 74%-a hordozhat Inocle struktúrákat. Bár a száj mikrobiomját már régóta vizsgálják, ezek az elemek eddig rejtve maradtak, főleg az analitikai, technológiai jellegű korlátok miatt.
Most, hogy létezésüket sikerült bizonyítani, megkezdődhet annak feltárása, hogyan befolyásolják az ember és a vele együtt élő mikroorganizmusok közötti kapcsolatot, valamint, hogy milyen szerepet játszanak az orális egészség fenntartásában. Előzetes adatok arra is utalnak, hogy az Inocle struktúrák akár biomarkerként is szolgálhatnak bizonyos súlyos betegségek, például a daganatos megbetegedések korai felismerésében.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Giant DNA discovered in people's mouths could impact oral health, immunity and even cancer risk
Irodalmi hivatkozás:
Yuya Kiguchi et al, Giant extrachromosomal element "Inocle" potentially expands the adaptive capacity of the human oral microbiome, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62406-5
