Vědci sice vědí, že existuje druhá škodlivá bakterie Streptococcus sobrinus, která urychluje vznik zubního kazu u některých lidí, ale o tomto mikrobu se toho ví velmi málo. To se brzy změní, protože tým illinoiských bioinženýrů pod vedením docenta Paula Jensena úspěšně sekvenoval kompletní genomy tří kmenů S. sobrinus.
Podle Jensena se se S. sobrinus obtížně pracuje v laboratoři a nevyskytuje se u všech lidí, takže vědci se v průběhu let raději zaměřili na poznání stabilnějšího a rozšířenějšího S. sobrinus. mutans, který byl sekvenován v roce 2002.
„Ačkoli je vzácný, S. sobrinus produkuje kyselinu rychleji a je spojen s nejhoršími klinickými výsledky, zejména u dětí,“ poznamenal Jensen, výzkumník z Carl R. Woese Institute for Genomic Biology na univerzitě. „Pokud je S. sobrinus přítomen spolu se S. mutans, hrozí vám bujení zubního kazu, což znamená, že mezi nimi existuje určitá úroveň komunikace nebo synergie, které zatím nerozumíme.“
Teď, když je sekvenování S. sobrinus dokončeno, Jensen a jeho studenti vytvářejí počítačové modely, aby lépe pochopili, jak spolu tyto dvě bakterie interagují a proč může S. sobrinus způsobovat tak silný zubní kaz v kombinaci se S. mutans.
Podle Jensena bakterie S. sobrinus například postrádají kompletní dráhy pro quorum sensing, což je schopnost bakterií vnímat a reagovat na okolní bakterie a nakonec se množit.
Podle Jensena bakterie S. mutans vysílají tykadla v podobě peptidu, aby zjistily, kolik dalších buněk S. mutans je v blízkosti. Jakmile buňky S. mutans dosáhnou určitého prahu, zaútočí a vytvoří v ústech člověka nerovnováhu mezi dobrými a špatnými bakteriemi, což vede k rychlé tvorbě zubního kazu.
„S. sobrinus k tomu nemá kompletní systém,“ řekl Jensen. „Jsme opravdu zvědaví, jak to budeme dále zkoumat a zjistíme, co nám chybí a proč.“
Zajímavé je, že celé sekvenování genomu S. sobrinus dokončil tým studentů bakalářského studia bioinženýrství a studentů zapsaných do jednoletého magisterského studia (Mgr.Eng.), nikoli doktorandi, kteří obvykle provádějí tento typ výzkumu několik let.
„Pro obor S. sobrinus je to průlomová práce, protože obor byl sužován nedostatkem informací,“ řekl Jensen. „V roce 2018 je překvapivé, že jsme měli celý druh, který způsobuje onemocnění, a žádný jeho kompletní genom. Přesto ambiciózní tým studentů bakalářského a magisterského studia dokončil sekvenování během jednoho roku.“
Mia Sales, která letos v květnu ukončila bakalářské studium, dokončila sestavení dvou druhů S. sobrinus. Salesová také sestrojila počítač, který ostatní členové týmu používali k počátečnímu sestavování genomu.
Student Will Herbert pracoval na anotační části projektu a hledal geny v řetězcích přibližně 2 milionů nukleotidů adeninu (A), cytosinu (C), guaninu (G) a tyminu (T), které tvoří genom S. sobrinus.
Dalšími účastníky výzkumu jsou studenti magisterského studia Yuting Du, Amitha Sandur a Naaman Stanley. „Tato práce je příkladem schopnosti studentů syntetizovat své studijní zkušenosti se zcela novým pohledem, což vyústilo v originální výzkumnou publikaci,“ řekl profesor Dipanjan Pan, ředitel programu M.Eng.
Tým z Illinois nahrál informace o sekvenování do veřejné databáze GenBank, takže vědci po celém světě budou mít přístup ke genomickým informacím S. sobrinus. Jejich práce byla publikována v časopise Microbial Resource Announcements pod názvem: „Complete genomic sequences of Streptococcus sobrinus SL1 (ATCC 33478 = DSM 20742), NIDR 6715 (ATCC 27351 & 27352), and NCTC 10919 (ATCC 33402).“
Tato práce byla financována grantem NIH National Institute of Dental and Craniofacial Research a programem Illinois Master of Engineering in Bioengineering
.