Porphyromonas gingivalis
Det siste tiåret har genomanalyse av bakterier gitt verdifull informasjon om bakteriers evne til å utløse sykdom. Hele genomet til flere orale bakterier har nå blitt kartlagt og analysert. Noen bakterier i munnhulen kan forårsake munn- og tannsykdommer. En av disse er P. gingivalis (Figur 1). Når denne bakterien finnes i tannbelegg, kan den være svært viktig for utvikling av tannløsningssykdom (periodontitt).
Hva er transkriptomanalyse?
Genomet inneholder en organismes arvestoff. Informasjonen i arvestoffet (DNA) overføres til RNA molekyler og er grunnlaget for organismens fremstilling av proteiner. Når RNA produseres med DNA som mal, kalles det transkripsjon. Transkripsjon innebærer følgelig at det fremstilles en RNA kopi fra en DNA sekvens. Transkriptomanalyse tar sikte på å katalogisere det komplette sett av RNA molekyler fremstilt med utgangspunkt i genomet. Transkriptomet representerer genomekspresjonen i en organisme og inkluderer både protein-kodende mRNA og ikke-kodende RNA (f.eks. rRNA, tRNA og sRNA). Transkriptomet varierer med celletype, cellens vekststadium og miljø og er derfor mer komplekst enn genomet. Transkriptomanalyse kan brukes til å kartlegge funksjonelle genstrukturer, kvantitere forskjeller i genuttrykk og studere genregulering på RNA nivå. Slik analyse kan også benyttes for å påvise sjeldne og nye transkript.
Metoder
I dette prosjektet, som har foregått ved Forsyth Institute, Boston, ved Institutt for Oral Biologi, UiO og ved Oslo universitetssykehus Ullevål, har vi benyttet teknikker basert på mikromatriser og RNA sekvensering. Dette er gjort for å kartlegge hele transkriptomet til P. gingivalis. Arbeidet har også involvert bruk og utvikling av informasjonstekniske (bioinformatiske) metoder for mikromatrisedesign samt for analyse og visualisering av transkriptomdata.
Figur 2, Utsnitt fra transkriptomprofil (MIN-medium), region 1806000-1807300nt. Hentet fra The Transcriptome Profile Viewer på prosjektets nettside. Midtdelen viser dokumenterte gener. Over og under vises RNA sekvenseringsprofil i grønt og mikromatriseintensitet som vertikale linjer (en for hver mikromatriseprobe). Den blå og den grå horisontale linjen viser mikromatrisebasert analyse der blått er transkribert område og grått ikke-transkribert område.
P. gingivalis’ transkriptom
Ved bruk av mikromatriser og RNA-sekvensering er transkriptomet til P. gingivalis kartlagt etter dyrking av bakterien i tre forskjellige dyrkningsmedier. På bakgrunn av transkriptomprofilene utviklet i hvert medium, har vi identifisert ulike transkripsjonsmønstre (Figur 2), og flere nye transkript er oppdaget. Vi har også studert forskjeller i genuttrykk mellom profilene (Figur 3).
Figur 3: Sirkulært genomkart av P. gingivalis basert på forskjeller i ekspresjon etter dyrking av bakterien i to forskjellige dyrkingsmedier (TSB og MIN).
Betydning
Arbeidet er et viktig bidrag i kartleggingen av genomet til P. gingivalis. Det har også bidratt til bedre forståelse av genomets funksjoner. Funnene og informasjonen som er gjort tilgjengelig gjennom transkriptomprofilene, er en nyttig ressurs i videre forskning for økt forståelse av sykdomsfremkallende mekanismer hos P. gingivalis.