دانشمندان موسسه فناوری جورجیا از رویکرد جدیدی به نام RNA-Seq استفاده کرده اند تا بیان ژن باکتری عامل سیاه زخم، Bacillus anthracis را نشان دهند. مطالعه آنها، که در 20 مارس 2009 به صورت آنلاین توسط مجله باکتریولوژی منتشر شد، اولین باری است که هر رونوشت باکتریایی - مجموعه کامل mRNA های تولید شده توسط یک باکتری که ژن های مختلف را بیان می کند - به طور جامع تعریف شده است، و نمای بسیار دقیق تری ارائه می دهد. نحوه تنظیم بیان ژن توسط باکتری ها.
نیکلاس برگمن، استادیار دانشکده زیست شناسی در جورجیا تک، می گوید: «توالی یابی ژنوم باکتری بسیار معمولی شده است، اما رفتن به سطح عمیق تر و تعریف رونوشت کار بسیار دشوارتر است. و دانشمند تحقیقاتی ارشد در آزمایشگاه سیستم های الکترواپتیکی در موسسه تحقیقات فناوری جورجیا.
برگمن می‌گوید: «با روش‌های سنتی، ساختار رونوشت و فراوانی واقعاً باید یک ژن در یک زمان مشخص شود، و رونوشت کاملاً تعریف‌شده حتی برای گونه‌هایی که به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند دور از دسترس بود». "رویکرد RNA-Seq به ما این امکان را داد که محدودیت‌های روش‌های سنتی را دور بزنیم تا بتوانیم به روشی بسیار دقیق‌تر ببینیم که چگونه هر یک از بیش از 5000 ژن موجود در ژنوم B. anthracis بیان و تنظیم می‌شوند."رویکرد RNA-Seq با استفاده از تکنیکی به نام توالی‌یابی با توان عملیاتی بالا کار می‌کند که میلیون‌ها توالی RNA پیام‌رسان (mRNA) را به‌طور هم‌زمان شمارش می‌کند. برگمان گفت: اگرچه این روش برای تعریف رونوشت‌های چند ارگانیسم یوکاریوتی در سال 2008 استفاده شد، اما به‌کارگیری آن برای باکتری‌ها دشوار بوده است، زیرا mRNAهای باکتریایی ساختار متفاوتی دارند و نمی‌توان آنها را به راحتی از سایر RNAهای موجود در سلول جدا کرد.
برای حل این مشکل، تیم جورجیا تک با محققانی از Life Technologies، یک شرکت ابزارهای بیوتکنولوژی، کار کردند و در نهایت مجموعه‌ای از روش‌ها را توسعه دادند که می‌توان از RNA-Seq برای هر باکتری استفاده کرد..
در استفاده از این رویکرد برای مطالعه B. anthracis، برگمن و همکاران نمونه‌های mRNA را که از سلول‌های B. anthracis در حال رشد در شرایط مختلف جمع‌آوری شده بودند، توالی‌یابی کردند. آنها بیش از 270 میلیون توالی "برچسب" را جمع آوری کردند، که هر کدام مربوط به قطعه کوتاهی از یک مولکول RNA است، و آنها را با استفاده از یک ابزار نرم افزاری سفارشی که برای پروژه توسعه داده بودند، کنار هم قرار دادند.
برگمن گفت: «وقتی داده ها با هم جمع شدند، دیدن ساختار رونوشت در سراسر ژنوم بسیار آسان بود. ما می‌توانیم مرزهای واضحی بین مناطق رونویسی‌شده و رونویسی نشده ژنوم ببینیم، که نشان‌دهنده شروع و توقف رونوشت‌های فردی است. این واقعاً هیجان‌انگیز بود، زیرا مرزهای رونوشت به ما می‌گوید دقیقاً کجا توالی‌های تنظیمی را که بیان ژن را کنترل می‌کنند، پیدا کنیم، و در غیر این صورت یافتن این توالی‌ها بسیار سخت است.»
محققان همچنین دریافتند که از آنجایی که RNA-Seq اساساً فقط یک تکنیک شمارش با توان عملیاتی بسیار بالا است، همچنین راهی برای تعیین میزان فراوانی هر رونوشت در سلول ارائه می دهد.آنها نشان دادند که این روش روش بسیار حساس‌تری برای اندازه‌گیری بیان ژن نسبت به روش‌های مرسوم‌تر مبتنی بر ریزآرایه است.
"ما به راحتی می توانیم ببینیم که کدام ژن ها بیشترین بیان را دارند، اما همچنین توانستیم رونوشت های بسیار نادری را شناسایی کنیم - آنهایی که فقط توسط 1 در 100 یا 1 در 1000 سلول تولید می شوند - و با این کار. برگمن گفت: سطح حساسیت ما در واقع می‌توانیم نگاهی اجمالی به رویدادهای تصادفی داشته باشیم که سلول‌های منفرد را از یکدیگر متفاوت می‌کنند.
ترکیب ساختار و اطلاعات فراوانی برای هر ژن در ژنوم باکتری به محققان این امکان را می دهد تا رویکرد منطقی تری به کارهایی مانند کشف آنتی بیوتیک و مهندسی میکروبی داشته باشند.
«پروفایل رونویسی مبتنی بر توالی چندین مزیت بزرگ نسبت به پروفایل مبتنی بر آرایه دارد. «در حال حاضر روش‌های مبتنی بر آرایه هنوز کمی ارزان‌تر هستند و از نظر بیوانفورماتیک کمی تلاش کمتری می‌کنند، اما من فکر نمی‌کنم این موانع زیاد دوام بیاورند.من فکر می‌کنم در آینده نزدیک شاهد مطالعات بسیار بیشتری با این رویکرد خواهیم بود.»
