维尔茨堡亥姆霍兹RNA感染研究所(HIRI)的研究人员首次利用CRISPR干扰来表征肠道共生多形拟杆菌的功能。他们发现了一种小核糖核酸(sRNA)，可以在胆汁存在的情况下调节微生物的生长。

这些发现应有助于更好地了解细菌在其天然环境(人类肠道)中的生活方式，并有助于临床应用的开发。该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

多形拟杆菌是人类肠道微生物群中的丰富成员。该细菌支持多糖的消化，对人类健康至关重要，但它也可能引起或促进感染。作为模式生物，B.thetaiotaomicron的研究日益深入，但其基因功能仍知之甚少。后者对于非编码基因尤其如此，这些基因转录成小的非编码核糖核酸(简称sRNA)而不翻译成蛋白质。

“我们的肠道共生体正在影响我们的健康和疾病，但人们对非编码基因的功能几乎一无所知，”亚历山大·韦斯特曼说。

Westermann说，考虑到非编码DNA区域在病原体感染中的重要功能，可以假设它们在拟杆菌等有益细菌中发挥着类似的关键作用。

Westermann发起了这项研究，并且是维尔茨堡亥姆霍兹RNA感染研究所(HIRI)的研究组组长，该研究所是不伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心(HZI)与维尔茨堡朱利叶斯马克西米利安大学合作的一个机构。

缺乏特异性疗法

“由于我们对许多组成物种的基因功能的不完全了解，以微生物群为中心的干预措施受到限制。虽然细菌中sRNA基因的重要性已得到认识，但仍缺乏对其整体功能表征的工具，”Westermann说。

Westermann实验室的科学家们与HIRI的ChaseBeisel部门合作，现在部署了一种被称为CRISPR干扰(简称CRISPRi)的分子生化工具来解决这个问题。CRISPRi使用专门设计的引导RNA，阻断选定基因的表达，实际上将其敲除。

“尽管不断进行尝试，但据我们所知，CRISPRi以前从未用于对多形拟杆菌基因进行系统的功能筛选，”该研究的第一作者、博士生GianlucaPrezza说道。韦斯特曼实验室的学生。

以前未表征的核糖核酸

研究人员利用CRISPRi生成了这些重要肠道细菌基因间sRNA库的靶向敲低文库。在随后的筛选中，他们发现了一种以前未表征的sRNA，它调节参与拟杆菌细胞表面组装的基因，并增强对胆汁盐的敏感性。Prezza表示，“抑制已识别的sRNA(称为BatR)可增强拟杆菌对胆汁应激的抵抗力。”

总体而言，引导RNA文库具有在各种实验条件下系统地揭示拟杆菌基因功能的潜力。Westermann说：“我们的工作阐明了CRISPRi对sRNA功能表征的好处，并为这些丰富的人类微生物群成员中的靶向基因敲除奠定了基础。”同时，该研究为在其他细菌物种中复制这种方法提供了基础。