Mikroby "sterują" ludzkimi genami

Bakterie w jelitach hamują działanie enzymów odpowiedzialnych za przechowywanie DNA.

Ludzie od dawna wiedzą, że mikroorganizmy trawienne mają bezpośredni wpływ na procesy metaboliczne, ochronę immunologiczną i pośredni wpływ na aktywność mózgu. Prawdopodobnie dokonują własnych zmian w strukturach genów: z jakiegoś powodu niektóre geny są aktywowane, a inne blokowane. Jak bakterie to robią?

Eksperci z Uniwersytetu Babraham (Wielka Brytania) twierdzą, że mikroorganizmy trawienne zmieniają aktywność genów za pomocą krótkich kwasów tłuszczowych, takich jak kwas masłowy. Kwasy te hamują działanie określonych enzymów, takich jak deacytelazy histonowe, które kontrolują ludzkie geny.

Kwasy te współpracują z innymi strukturami białkowymi zwanymi histonami. Te ostatnie działają jako „strażnicy” DNA. Interakcja histonów z DNA jest stała, ale w niektórych przypadkach „pakują” DNA zbyt ciasno lub odwrotnie, zbyt słabo. Utrudnia to odczytywanie informacji genetycznej przez określony aparat molekularny.

Siła, z jaką histony „pakują” DNA, zależy od modyfikacji chemicznych. Każda struktura komórkowa ma szereg enzymów, które oznaczają histony pewnymi markerami, co zmusza je do „pakowania” DNA z różnym stopniem gęstości.

Wśród tych enzymów znajdują się deacytelazy histonowe, które już znamy. Ich zadaniem jest usuwanie markerów z histonów. Jednak ich funkcjonalność zależy również od wielu czynników, takich jak struktury molekularne, które wyłączają te enzymy. Badania wykazały, że mikroorganizmy jelitowe mogą wykorzystywać kwasy tłuszczowe do wyłączania jednego typu deacytelazy histonowej. W rezultacie histony pozostają „oznakowane”. Wiązanie między „oznakowanymi” histonami a DNA różni się od wiązania między normalnymi histonami – inaczej wpływają na aktywność genów.

Do czego to może prowadzić? Poprzednie badania wykazały, że wysoka aktywność enzymu zwiększa ryzyko rozwoju złośliwego guza jelita grubego: enzym tak bardzo wpływa na aktywność genów w strukturach nabłonkowych jelita, że te ostatnie ulegają transformacji i stają się złośliwe. Nowe eksperymenty na gryzoniach wykazały, że jeśli myszy zostaną „oczyszczone” z bakterii jelitowych, doświadczają wyraźnego wzrostu aktywności tego samego enzymu. Z tego możemy wnioskować, że mikroorganizmy jelitowe chronią ludzi przed złośliwymi procesami w jelicie grubym. Chociaż stwierdzenie to nadal musi zostać potwierdzone przez inne badania.

Podsumowując, należy stwierdzić, że mikroby syntetyzują znacznie więcej ważnych krótkich kwasów tłuszczowych, jeśli człowiek spożywa więcej produktów roślinnych (głównie owoców i warzyw). Innymi słowy, dla jakościowej pracy mikroorganizmów w układzie pokarmowym, muszą być one regularnie zaopatrywane w produkty roślinne. To stwierdzenie może być dodatkowym mocnym argumentem: konieczne jest spożywanie zdrowej żywności z wystarczającą konsumpcją owoców i warzyw.

Badanie opisano szczegółowo w czasopiśmie Nature Communications.