Tutkijat paljastavat lajien välisen viestinnän suolistobakteerien ja isännän välillä

Bakteerit suolistossa tekevät paljon enemmän kuin auttavat sulattamaan ruokaa isäntänsä vatsassa, he voivat myös kertoa nisäkäsisäntänsä geeneille, mitä tehdä.

Tutkimus julkaistiin tänään Solu kuvaa "lajien välistä viestintää", jossa bakteerit erittävät tietyn molekyylin-typpioksidin-, jonka avulla ne voivat kommunikoida isäntänsä DNA:n kanssa ja hallita sitä, ja ehdottaa, että keskustelu näiden kahden välillä voi laajasti vaikuttaa ihmisten terveyteen.

Case Western Reserve University Medical Schoolin tutkijat, Clevelandin yliopistolliset sairaalat, ja Harvardin lääketieteellinen koulu seurasivat typpioksidia, jota suolistobakteerit erittävät pienissä matoissa (C. elegans, yleinen nisäkkäiden laboratoriomalli). Suolistobakteerien erittämä typpioksidi, joka on kiinnittynyt tuhansiin isäntäproteiineihin, muuttaa täysin maton kykyä säätää omaa geeniekspressiotaan.

Tutkimus on ensimmäinen, joka osoittaa, että suolistobakteerit voivat tarttua typpioksidiverkostoihin kaikkialla nisäkkäissä, mukaan lukien ihmiset. Typpioksidi sitoutuu ihmisen proteiineihin huolellisesti säädellyllä tavalla-prosessi, joka tunnetaan nimellä S-nitrosylaatio-ja häiriöt liittyvät laajalti sairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin, Parkinsonin tauti, astma, diabetes, sydänsairaus, ja syöpä.

Tulokset viittaavat siihen, että typpioksidi on yleinen mekanismi, jolla suolistobakteerit voivat kommunikoida nisäkkäiden isäntien kanssa. Aiempi työ suolistobakteereista tulevien viestintälinjojen purkamiseksi on keskittynyt pääasiassa harvinaisiin molekyyleihin, joita bakteerit erittävät. Uudet havainnot muistuttavat lajien yhteisen kemiallisen kielen paljastamista, toisin kuin yksittäiset sanat, sanoi vanhempi kirjailija Jonathan Stamler, MD, Case Western Reserve -yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun Transformatiivisen molekyylilääketieteen instituutin johtaja ja Clevelandin yliopistollisen sairaalan Harrington Discovery -instituutin puheenjohtaja. "Suolistossa on valtava monimutkaisuus, ja monet tutkijat seuraavat seuraavaa epätavallista ainetta, jonka bakteeri tuottaa, joka voi vaikuttaa ihmisten terveyteen, "Hän sanoo. Triljoonia bakteereja keskimääräisessä suolistossa, Stamler päätti etsiä yhteistä kieltä, jota kaikki bakteerilajit voisivat käyttää. "Suolistobakteeripopulaation valtava määrä ja sen suhde isäntään ennustaa, että meillä on yleisiä tapoja kommunikoida, jotka ihmiset voimme tunnistaa."

Tutkijat osoittivat ilmiön ruokkimalla kehittyville matoille bakteereja, jotka tuottavat typpioksidia. Sitten he valitsivat yhden erittäin tärkeän proteiinin-argonauttiproteiinin, tai ALG-1-joka on hyvin säilynyt matoista ihmisiin ja vaimentaa tarpeettomat geenit, mukaan lukien kehityksen kannalta kriittiset geenit. Kun typpioksidi erittää ALG-1:een kiinnittyneet bakteerit, he kehittivät epämuodostuneita lisääntymiselimiä ja kuolivat. Bakteerien liiallinen typpioksidi käski matojen DNA:ta vaimentavia proteiineja ja heikensi terveellistä kehitystä.

"Käytännössä, eläimet eivät anna tämän tapahtua, "Stamler sanoi. Sen sijaan kirjoittajat spekuloivat, että nisäkäsisäntä laboratorioympäristön ulkopuolella sopeutuu muuttuvaan typpioksiditasoon. Sanoi Stamler, "Mato pystyy lopettamaan typpioksidia tuottavien bakteerien syömisen, tai se alkaa syödä erilaisia ​​bakteereja, jotka tuottavat vähemmän typpioksidia, tai muuttaa ympäristöään, tai lukemattomia muita mukautuksia. Mutta samalla tavalla, liika mikrobimme tuottama typpioksidi voi aiheuttaa sikiölle sairauksia tai kehitysongelmia. "

Tutkimus lisää kasvavaa näyttöä siitä, että suolistossa elävät bakteerit, ruokavalion ja ympäristön perusteella on valtava vaikutus nisäkkäiden terveyteen. Stamler kuvittelee, että typpioksidi voi olla tilaisuus manipuloida tätä symbioottista suhdetta. Aivan kuten probiootit on suunniteltu parantamaan ruoansulatusta, ihmisen suoliston ymppäminen bakteereihin typpioksidin signaloinnin parantamiseksi on ajateltavissa. "Ajattelen tätä nyt terapeuttisesti, huumeena. Typpioksidilla on valtavia mahdollisuuksia ihmisten terveyden parantamiseksi. "

Vaikka typpioksidi ja S-nitrosylaatio voivat olla yleinen tapa lajien välisessä viestinnässä, jolla on laajoja terveysvaikutuksia, se vaatii tulevaa lisätutkimusta. Onko typpioksidi ainoa kemiallinen viestintäkanava? "Näemme pohjimmiltaan uuden kentän avautuvan yleisille viestintästrategioille, "sanoo Stamler." Muitakin tulee. "

• ICHEn arviot kirurgisista infektioista,
• AGA julkistaa kymmenen varhaisen uran lääkäri-tutkijaa uuteen FORWARD-ohjelmaan