Nuovi geni microbici responsabili della conversione degli acidi biliari sono un importante passo avanti per la salute dell'intestino

Come proprietario di un corpo umano, porti con te trilioni di microbi ovunque tu vada. Questi organismi microscopici non stanno solo facendo l'autostop; molti di loro eseguono reazioni chimiche essenziali che regolano tutto, dalla nostra digestione al nostro sistema immunitario ai nostri stati d'animo.

Un importante insieme di reazioni riguarda l'assorbimento dei grassi attraverso gli acidi biliari. I nostri fegati producono questi acidi per aiutare a digerire i grassi e le vitamine liposolubili mentre viaggiano attraverso l'intestino tenue. Verso la fine dell'intestino tenue, i microbi convertono gli acidi in nuove forme, che può essere benefico o dannoso.

Una nuova ricerca dell'Università dell'Illinois identifica l'ultimo in una serie di geni microbici coinvolti in queste conversioni.

"L'individuazione di questi geni batterici consentirà studi meccanicistici per determinare l'effetto della conversione degli acidi biliari sulla salute dell'ospite. Se troviamo che questa è una reazione benefica, possono essere sviluppate strategie terapeutiche per incoraggiare la produzione di questi acidi biliari nel tratto gastrointestinale, "dice Jason Ridlon, professore associato presso il dipartimento di Scienze animaliat U di I e corrispondente autore di un nuovo articolo in Microbi intestinali .

I microbi producono enzimi che invertono l'orientamento di tre gruppi idrossilici sulle molecole di acido biliare. Girandoli in diverse configurazioni riorganizza le molecole di acido in forme che possono essere dannose o benefiche. Ridlon e altri scienziati avevano già identificato i geni per due di questi enzimi, ma uno era ancora sconosciuto.

Per trovare il gene mancante, Ridlon e i suoi collaboratori hanno guardato indietro nel tempo. La ricerca precedente collega il capovolgimento di uno specifico gruppo ossidrile - uno attaccato a una posizione sulla molecola acida nota come carbonio-12 - con un microbo chiamato clostridium paraputrificum .

"Sapevamo dalla letteratura pubblicata qualche decennio fa in quale specie era riportata questa funzione. Lo abbiamo confermato in un ceppo di Clostridium paraputrificum che abbiamo nella nostra collezione di cultura. Questa funzione è nota per essere catalizzata da alcuni enzimi noti come reduttasi, "Dice Ridlon.

"Usando la sequenza del genoma di Clostridium paraputrificum , abbiamo identificato tutte le reduttasi candidate, ingegnerizzato i geni in E. coli e determinato quale reduttasi era in grado di capovolgere il gruppo polare sugli acidi biliari, " Aggiunge.

Il team di ricerca ha quindi cercato sequenze simili nel microbioma umano.

Siamo stati in grado di identificare il gene in numerose specie batteriche che in precedenza erano sconosciute per avere questa funzione di metabolizzazione degli acidi biliari. Questo è utile per i ricercatori del microbioma umano perché il campo si sta muovendo verso il tentativo di collegare la funzione con la malattia. Ora conosciamo le precise sequenze di DNA che codificano per un enzima che ribalta il carbonio-12 degli acidi biliari, "

Jason Ridlon, Autore corrispondente allo studio e professore associato, Dipartimento di Scienze Animali, Università dell'Illinois

I ricercatori non hanno ancora capito se capovolgere il gruppo ossidrile al carbonio-12 è un bene o un male. Nella categoria "buono", il flip può svolgere un ruolo nella disintossicazione degli acidi biliari dannosi come l'acido desossicolico (DCA) e l'acido litocolico (LCA), sostanze chimiche note per danneggiare il DNA e causare tumori del colon, fegato, ed esofago. Ma Ridlon nota che l'inquadratura "buono contro cattivo" semplifica eccessivamente la realtà.

"Mentre tendiamo a pensare a DCA e LCA come 'cattivi, ' il contesto è molto importante. infezione da Clostridium difficile (C. diff) sembra correlare con bassi livelli di DCA e LCA, ad esempio, quindi questi acidi biliari sembrano essere protettivi nell'impedire colonizzatori indesiderati. Livelli cronici elevati di DCA e LCA dovuti allo stile di vita occidentale sono "cattivi, ' però, quindi è un atto di bilanciamento, ", dice. "Uno degli obiettivi principali di questa ricerca è cercare di stabilire e mantenere una 'zona di riccioli d'oro' di acidi biliari, né troppo né troppo poco".

Mentre c'è ancora molto da imparare, Ridlon afferma che identificare e caratterizzare questi nuovi geni microbici responsabili della conversione degli acidi biliari è un importante passo avanti per la salute dell'intestino.

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• I ricercatori utilizzano la tecnica di sequenziamento genomico per rilevare la presenza di vari microbi