Neue mikrobielle Gene, die für die Gallensäureumwandlung verantwortlich sind, sind ein großer Fortschritt für die Darmgesundheit

Als Besitzer eines menschlichen Körpers Du trägst Billionen von Mikroben mit dir, wohin du auch gehst. Diese mikroskopisch kleinen Organismen sind nicht nur per Anhalter unterwegs; viele von ihnen führen essentielle chemische Reaktionen durch, die alles von unserer Verdauung über unser Immunsystem bis hin zu unserer Stimmung regulieren.

Eine wichtige Reihe von Reaktionen betrifft die Fettaufnahme über Gallensäuren. Unsere Leber stellt diese Säuren her, um Fette und fettlösliche Vitamine zu verdauen, während sie durch den Dünndarm wandern. Am Ende des Dünndarms, Mikroben wandeln die Säuren in neue Formen um, was entweder nützlich oder schädlich sein kann.

Neue Forschungen der University of Illinois identifizieren das letzte in einer Reihe von mikrobiellen Genen, die an diesen Umwandlungen beteiligt sind.

„Das Auffinden dieser bakteriellen Gene wird es mechanistischen Studien ermöglichen, die Auswirkungen der Gallensäureumwandlung auf die Gesundheit des Wirts zu bestimmen. Wenn wir feststellen, dass dies eine nützliche Reaktion ist, Es können therapeutische Strategien entwickelt werden, um die Produktion dieser Gallensäuren im Magen-Darm-Trakt zu fördern, " sagt Jason Ridlon, ausserordentlicher Professor am Institut für Tierwissenschaften an der U of I und korrespondierender Autor eines neuen Artikels in Darmmikroben .

Mikroben produzieren Enzyme, die die Orientierung von drei Hydroxylgruppen auf Gallensäuremolekülen umkehren. Wenn man sie in verschiedene Konfigurationen umwandelt, ordnet man die Säuremoleküle in Formen um, die schädlich oder nützlich sein können. Ridlon und andere Wissenschaftler hatten bereits die Gene für zwei dieser Enzyme identifiziert, aber einer war noch unbekannt.

Um das fehlende Gen zu finden, Ridlon und seine Mitarbeiter blickten in der Zeit zurück. Frühere Forschungen verbinden das Umdrehen einer bestimmten Hydroxylgruppe – eine, die an einer als Kohlenstoff-12 bekannten Stelle des Säuremoleküls gebunden ist – mit einer Mikrobe namens Clostridium paraputrificum .

„Wir wussten aus der Literatur, die vor einigen Jahrzehnten veröffentlicht wurde, bei welcher Spezies über diese Funktion berichtet wurde. Wir haben sie in einem Clostridium-Stamm bestätigt paraputrificum die wir in unserer Kultursammlung haben. Diese Funktion wird bekanntlich von bestimmten Enzymen, den sogenannten Reduktasen, katalysiert. ", sagt Ridlon.

"Unter Verwendung der Genomsequenz von Clostridium paraputrificum , Wir haben alle Reduktasen-Kandidaten identifiziert, manipulierte die Gene in E coli und bestimmt, welche Reduktase in der Lage ist, die polare Gruppe an Gallensäuren umzudrehen, " er addiert.

Anschließend suchte das Forscherteam nach ähnlichen Sequenzen im menschlichen Mikrobiom.

Wir konnten das Gen in zahlreichen Bakterienarten identifizieren, von denen bisher unbekannt war, dass sie diese Gallensäure metabolisierende Funktion haben. Dies ist hilfreich für Forscher des menschlichen Mikrobioms, da sich das Feld darauf hin bewegt, Funktion mit Krankheit in Verbindung zu bringen. Jetzt kennen wir die genauen DNA-Sequenzen, die ein Enzym kodieren, das Kohlenstoff-12 von Gallensäuren umwandelt. "

Jason Ridlon, Korrespondierender Autor und außerordentlicher Professor der Studie, Institut für Tierwissenschaften, Universität von Illinois

Die Forscher haben noch nicht herausgefunden, ob das Umdrehen der Hydroxylgruppe am Kohlenstoff-12 eine gute oder eine schlechte Sache ist. In der Kategorie "gut" der Flip kann eine Rolle bei der Entgiftung schädlicher Gallensäuren wie Desoxycholsäure (DCA) und Lithocholsäure (LCA) spielen, Chemikalien, von denen bekannt ist, dass sie die DNA schädigen und Dickdarmkrebs verursachen, Leber, und Speiseröhre. Aber Ridlon stellt fest, dass die Framing "gut vs. schlecht" die Realität zu stark vereinfacht.

„Während wir dazu neigen, DCA und LCA als ‚schlecht, “ Der Kontext ist sehr wichtig. Infektion durch Clostridium difficile (C. diff) scheint mit niedrigen DCA- und LCA-Werten zu korrelieren, zum Beispiel, daher scheinen diese Gallensäuren schützend zu sein, um unerwünschte Kolonisatoren zu verhindern. Chronisch hohe DCA- und LCA-Werte aufgrund des westlichen Lebensstils sind „schlecht, ' jedoch, Es ist also ein Balanceakt, " sagt er. "Ein Hauptziel dieser Forschung ist der Versuch, eine 'Goldlöckchenzone' von Gallensäuren zu etablieren und aufrechtzuerhalten - nicht zu viel oder zu wenig."

Es gibt zwar noch mehr zu lernen, Ridlon sagt, dass die Identifizierung und Charakterisierung dieser neuen mikrobiellen Gene, die für die Umwandlung von Gallensäure verantwortlich sind, ein wichtiger Schritt für die Darmgesundheit ist.

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