Учёных вводит в заблуждение бактериальное загрязнение?
Новое исследование учёных из Медицинской школы Икан на горе Синай, опубликованное в Science, указывает на проблему: многие доказательства наличия системы метилирования аденина в ДНК у высших организмов могут быть следствием бактериального загрязнения, которое трудно обнаружить стандартными методами.
Суть проблемы
Исследование сосредоточено на метиллировании аденина ДНК — биохимической реакции, которая может эпигенетически активировать или "заглушать" гены. Долгое время считалось, что эта система работает только у бактерий, а клетки человека и других высших организмов используют метилирование цитозина. Примерно с 2015 года появились сообщения о высоком уровне метилирования аденина у растений, мух и даже в клетках человека, что указывало на более широкую эволюционную роль.
Однако методы, использовавшиеся ранее, имели серьёзные компромиссы: одни точно измеряли уровень метилирования, но не могли определить источник ДНК, другие — идентифицировали клетки, но могли завышать оценку уровня реакции.
Новый метод 6mASCOPE
Чтобы решить эту проблему, команда под руководством доктора Ган Фана разработала метод 6mASCOPE. Он сочетает:
- Высокопроизводительное секвенирование в реальном времени, которое фиксирует задержки при включении метилированных аденинов в новую цепь ДНК.
- Алгоритм машинного обучения, обученный оценивать уровень метилирования на основе данных секвенирования и чётко различать ДНК бактерий и небактериальных клеток.
Ключевые результаты
- Растения и мухи: Высокие уровни метилирования аденина, ранее зарегистрированные у плодовой мушки Drosophila melanogaster и растения Arabidopsis thaliana, в основном оказались результатом загрязнения бактериальной ДНК. Собственная ДНК этих организмов содержала лишь следовые количества метилирования.
- Человеческие клетки: В ДНК иммунных клеток из образцов крови пациентов были обнаружены лишь следовые количества метилирования аденина.
- Опухоли мозга: В ДНК, выделенной из образцов глиобластомы, также были найдены очень низкие уровни метилирования. Это расходится с результатами более ранних исследований, где сообщалось о значительно более высоких уровнях. Авторы отмечают, что для выяснения причин этого расхождения, включая возможные различия в подтипах опухолей, требуется больше исследований.
- Источник загрязнения: Плазмидная ДНК, широко используемый в лабораториях инструмент для манипулирования генами, может быть загрязнена высокими уровнями бактериального метилирования и стать источником ошибок в экспериментах.
Выводы и перспективы
"Наши результаты показывают, что способ измерения метилирования аденина может кардинально влиять на результат эксперимента", — сказал доктор Фан. — "Мы не исключаем возможности, что некоторые человеческие ткани или подтипы заболеваний могут иметь высокий уровень метилирования ДНК по аденину, но мы надеемся, что 6mASCOPE поможет учёным полностью изучить этот вопрос, исключив систематическую ошибку из-за бактериального загрязнения".
Аналитическое программное обеспечение 6mASCOPE и подробное руководство по эксплуатации были сделаны общедоступными для других исследователей.