Schema van, mogelijke functies en relaties van die inocels in onze mond e.o. (afb: Kiguchi et al.)

Driekwart van alle mensen herbergt mogelijk net ontdekt genetisch materiaal in hun mond, zogeheten extrachromosoom-elementen, die de Japanse ontdekkers inocels hebben gedoopt. Die inocels zouden invloed kunnen hebben op de mondgezondheid, afweer en een rol kunnen spelen bij het ontstaan van ziektes, speculeren de onderzoekers. Ze zouden bacteriën helpen zich aan te passen aan het menselijk organisme.
Je vraagt je natuurlijk af waarom deze ‘beren’ niet eerder zijn ontdekt. Dat heeft er mee te maken hoe DNA wordt uitgelezen. Daarbij wordt het DNA in stukken gesneden en is het onmogelijk te achterhalen hoe het oorspronkelijke DNA er uit heeft gezien. Yuya Kiguchi van de universiteit van Tokio en collega’s en zijn collega’s verzamelden een groot aantal speekselmonsters op zoek naar wat daar aan erfelijk materiaal is te vinden. Je mond is een gigantische opening naar een in principe vijandige wereld.
“We weten dat er veel verschillende soorten bacteriën in het orale microbioom voorkomen, maar veel van hun functies en de manier waarop ze die functies uitvoeren, zijn nog onbekend”, zegt Kiguchi. “Door dit te onderzoeken, ontdekten we die inocels, een voorbeeld van extrachromosomaal DNA; stukjes DNA die in cellen voorkomen, in dit geval bacteriën, maar buiten hun eigen DNA. Het is alsof je een boek vindt met extra voetnoten eraan vastgeniet en we beginnen ze pas te lezen om erachter te komen wat ze doen.”

Zoals gezegd was het vinden van die extrachromosoomelementen niet eenvoudig omdat bij DNA-uitlezing het DNA in stukken wordt geknipt. Om daar een mouw aan te passen gebruikten de onderzoekers speciale technieken om lange stukken DNA uit te lezen.
Een belangrijke doorbraak in het onderzoek kwam van mede-eerste auteur Nagisa Hamamoto, die een methode ontwikkelde, preNuc genaamd, om selectief menselijk DNA uit speekselmonsters te verwijderen. Die verbeterde de kwaliteit van de sequentiebepaling van lange stukken ander DNA aanzienlijk. Dit stelde de onderzoekers in staat om voor het eerst complete inocelgenomen samen te stellen, die afkomstig bleken van de bacterie Streptococcus salivarius.
Kiguchi: “De gemiddelde grootte van een inocle is 350 000 baseparen. Het is een van de grootste extrachromosomale genetische elementen in het menselijk microbioom. Plasmiden, andere vormen van extrachromosomaal DNA, bestaan ​​maximaal uit enkele tientallen kilobaseparen volgens Kiguchi. “Deze grote lengte geeft inocels genen voor verschillende functies, waaronder resistentie tegen oxidatieve stress, herstel van DNA-schade en genen gerelateerd aan de celwand, die mogelijk betrokken zijn bij de aanpassing aan extracellulaire stressreacties.”

Kweken

De onderzoekers zijn nu bezig stabiele methoden te ontwikkelen voor het kweken van inocelbevattende bacteriën. Dat stelt hen in staat te onderzoeken hoe ze functioneren, of ze zich tussen individuen kunnen verspreiden en hoe ze de mondgezondheid, zoals gaatjes en tandvleesaandoeningen, kunnen beïnvloeden. Omdat veel inoclegenen nog niet gekarakteriseerd zijn, zullen onderzoekers een combinatie van laboratoriumexperimenten en rekenmodellen zoals AlphaFold gebruiken om de mogelijke rollen van inocels te voorspellen en te modelleren.

“Het opmerkelijke is dat, gezien de omvang van de menselijke populatie die de speekselmonsters vertegenwoordigen, we denken dat 74% van alle mensen inocels hebben”, stelt Kiguchi. “Nu we weten dat ze bestaan, kunnen we gaan onderzoeken hoe ze de relatie tussen mensen, hun aanwezige microorganismen en onze mondgezondheid beïnvloeden. Er zijn zelfs aanwijzingen dat inocels mogelijk een signaalfunctie hebben voor ernstige ziekten zoals kanker.”

Bron: Alpha Galileo