Mikrobi koji naseljavaju creva su kritični za ljudsko zdravlje, a razumevanje faktora koji podstiču rast korisnih bakterijskih vrsta – poznatih kao „dobre“ bakterije – u crevima može omogućiti medicinske intervencije koje promovišu creva i opšte zdravlje ljudi. U novoj studiji, istraživači sa Jejla su otkrili novi mehanizam kojim ove bakterije kolonizuju creva.
Konkretno, tim sa Jejla je otkrio da je jedna od najzastupljenijih korisnih vrsta pronađenih u ljudskim crevima pokazala povećanje potencijala kolonizacije kada je iskusila ograničenje ugljenika – nalaz koji bi mogao da dovede do novih kliničkih intervencija za podršku zdravom crevu. Nalazi su objavljeni 16. marta u časopisu Science.
Tim sa Jejla, sa sedištem u laboratoriji genetičara Eduarda Grojsmana, profesora mikrobne patogeneze Valdemara Von Zedtvica, otkrio je da je korisna crevna bakterija Bacteroides thetaiotaomicron reagovala na gladovanje ugljenika – glavnog gradivnog elementa za sve ćelije – izdvajanjem jednog dela. molekule za esencijalni transkripcioni faktor u odeljku bez membrane.
Tim je utvrdio da je sekvestracija faktora transkripcije povećala njegovu aktivnost, što je modifikovalo ekspresiju stotina bakterijskih gena, uključujući nekoliko koji promovišu kolonizaciju creva i kontrolišu centralne metaboličke puteve u bakteriji. Ovi nalazi otkrivaju da „dobre“ bakterije koriste sekvestraciju molekula u odeljke bez membrane kao vitalnu strategiju za kolonizaciju creva sisara.
Bacteroides thetaiotaomicron i druge bakterije koje žive u crevima sisara imaju pristup hranljivim materijama koje proguta životinja domaćin. Međutim, postoje i dugi vremenski periodi kada organizam domaćina ne jede. Nedostatak hranljivih materija, uključujući ugljenik, izaziva proizvodnju faktora kolonizacije u korisnim crevnim bakterijama, otkrili su istraživači.
„Jedna od stvari koje su se pojavile je da kada organizam gladuje za ugljenikom, to je signal koji pomaže da se proizvedu svojstva koja su dobra za preživljavanje u crevima“, rekla je Aimilia Kripotou, postdoktorski saradnik u Groismanovoj laboratoriji i glavni autor studije. studija.
Spoj zapažanja iz prethodnih istraživanja laboratorije doveo je do proboja. Prvi je bio kada je Groisman primetio da je veličina faktora transkripcije iz crevnih mikroba mnogo veća od veličine drugih dobro proučavanih homolognih proteina drugih bakterijskih vrsta. Tim je zatim otkrio da bakterije ne mogu da prežive u crevima miša bez dodatnog regiona koji nije prisutan u homolognim proteinima.
Kripotou je zatim pretpostavio da bi dodatni region mogao dati novo biofizičko svojstvo faktoru transkripcije koji je potreban da bi bakterije preživjele u crevima, i uspešno je izveo niz eksperimenata kako bi testirao hipotezu.
Svest o ovim odeljcima bez membrana zapravo seže stotinu godina unazad, rekao je Groisman. Kripotuov ključni uvid, kako je rekao, bio je da izvede nova svojstva za faktor bakterijske transkripcije – nazvan Rho – na osnovu ekstra regiona. Sekvestracija transkripcionog faktora odvija se procesom poznatim kao razdvajanje faza tečnost-tečnost, sveprisutni fenomen prisutan u velikom broju ćelija, uključujući ćelije ljudi.
„Ovaj fenomen je poznat, ali se obično povezuje sa stresom kod eukariotskih organizama, kao što su biljke, životinje i gljive“, rekao je Groisman. „Nedavno se shvatilo da se to može desiti i sa bakterijama i, u našem slučaju, ustanovili smo da se javlja kod komenzalnih crevnih bakterija, kojima je potreban za preživljavanje u crevima. Moglo bi se zamisliti, potencijalno da zamislimo da ako bi se manipulisalo organizmima sklonim u tom smislu, možda bi se mogli poboljšati organizmi korisni za ljude.“
Nalazi bi mogli pomoći da se podstakne razvoj novih probiotičkih terapija za zdravlje creva, rekao je Kripotou.
„Većina studija samo gleda na obilje bakterija“, rekla je ona. „Ako ne razumemo šta se dešava na molekularnom nivou, ne znamo da li bi to pomoglo.“
