В устната кухина на почти три четвърти от човечеството присъстват гигантски пръстеновидни ДНК молекули.

Досега тези извънхромозомни генетични елементи са оставали незабелязани и едва сега, с развитието на технологиите, е станало възможно тяхното откриване.

Макар да изглежда, че съвременната медицина знае всичко за организма, дори през последното десетилетие бяха открити малки, неизвестни досега органи.

Една област от човешката биология обаче преживява истински изследователски бум — микробиомът.

Той включва не само чревните бактерии, но и микрофлората на устната кухина.

Авторите на новото изследване са вдъхновени от скорошни открития на чужда ДНК в почвения микробиом.

Те са анализирали голям набор от проби слюнка, събрани от лабораторията на Ютака Судзуки от Висшето училище за напреднали науки към Токийския университет, като резултатите са публикувани в Nature Communications.

„Знаем, че в устата живеят огромен брой различни бактерии, но все още не разбираме каква работа вършат много от тях и как точно го правят. В хода на нашите изследвания открихме Inocles — пример за извънхромозомна ДНК. Просто казано, това са фрагменти ДНК, които бактериите притежават, но се намират отделно от основния геном“, обяснява биоинформатикът Юя Кигучи.

Находката е наречена с акронима Inocle — Insertion sequence encoded; oral origin; circle genomic structure (пръстеновиден геномен елемент от устната кухина, кодиращ инсерционни последователности).

Откриването на тези елементи е било трудна задача, тъй като стандартните методи за секвениране фрагментират генетичните данни, което прави невъзможно възстановяването на големи елементи.

Затова е приложено секвениране от ново поколение с дълго прочитане, способно да обхване много по-дълги участъци от ДНК.

Пробивът идва с метод за селективно отстраняване на човешка ДНК от пробите слюнка, където тя съставлява над 95%.

Това подобрява качеството на секвенирането на дългите участъци от останалата ДНК и позволява не само да се сглобят пълните геноми на Inocle, но и да се установи техният гостоприемник — бактерията Streptococcus salivarius.

„Средният размер на генома на Inocle е 350 килобази (мярка за дължина на генетични последователности в хиляди основи), което го прави един от най-големите извънхромозомни генетични елементи в човешкия микробиом. Плазмидите, други форми на извънхромозомна ДНК, имат размер в най-добрия случай от няколко десетки килобази“, казва Кигучи.

„Тази голяма дължина снабдява Inocles с гени за различни функции, включително устойчивост на оксидативен стрес, възстановяване на увредена ДНК и гени, свързани с клетъчната стена, които вероятно участват в адаптацията към извънклетъчен стрес.“

Изследователите възнамеряват да разработят стабилни методи за култивиране на бактерии, съдържащи Inocle.

Това ще помогне да се разбере как функционират тези елементи, дали могат да се предават между хората и как влияят на здравето на устната кухина, включително на кариеса и заболяванията на венците.

В изследването се предвижда да се комбинират лабораторни експерименти и компютърно моделиране.

„Като се има предвид разнообразието на хората, предоставили проби слюнка, предполагаме, че 74% от всички хора може да са носители на Inocles. Възможно е Inocles да служат като маркери за сериозни заболявания, като рак“, заключи Кигучи.