Nieuwe microbiële genen die verantwoordelijk zijn voor galzuurconversie zijn een grote stap voorwaarts voor de darmgezondheid

Als eigenaar van een menselijk lichaam, je draagt ​​overal biljoenen microben met je mee. Deze microscopisch kleine organismen liften niet zomaar mee; velen van hen voeren essentiële chemische reacties uit die alles reguleren, van onze spijsvertering tot ons immuunsysteem en onze stemmingen.

Een belangrijke reeks reacties heeft betrekking op de vetopname via galzuren. Onze levers maken deze zuren aan om vetten en in vet oplosbare vitamines te helpen verteren terwijl ze door de dunne darm reizen. Tegen het einde van de dunne darm, microben zetten de zuren om in nieuwe vormen, die gunstig of schadelijk kunnen zijn.

Nieuw onderzoek van de Universiteit van Illinois identificeert de laatste in een reeks microbiële genen die betrokken zijn bij deze omzettingen.

"Door deze bacteriële genen te lokaliseren, kunnen mechanistische studies het effect van galzuuromzetting op de gezondheid van de gastheer bepalen. Als we ontdekken dat dit een gunstige reactie is, therapeutische strategieën kunnen worden ontwikkeld om de productie van deze galzuren in het maagdarmkanaal te stimuleren, " zegt Jason Ridlon, universitair hoofddocent bij de afdeling Dierwetenschappen aan de U van I en corresponderend auteur van een nieuw artikel in Darmmicroben .

Microben produceren enzymen die de oriëntatie van drie hydroxylgroepen op galzuurmoleculen omdraaien. Door ze in verschillende configuraties te veranderen, worden de zuurmoleculen herschikt in vormen die schadelijk of heilzaam kunnen zijn. Ridlon en andere wetenschappers hadden de genen voor twee van deze enzymen al geïdentificeerd, maar één was nog onbekend.

Om het ontbrekende gen te vinden, Ridlon en zijn medewerkers keken terug in de tijd. Eerder onderzoek koppelt het omdraaien van een specifieke hydroxylgroep - een bevestigd aan een locatie op het zuurmolecuul dat bekend staat als koolstof-12 - met een microbe genaamd clostridium paraputricum .

"We wisten uit literatuur die enkele decennia geleden werd gepubliceerd in welke soort deze functie werd gemeld. We bevestigden het in een stam van clostridium paraputricum die we in onze cultuurcollectie hebben. Het is bekend dat deze functie wordt gekatalyseerd door bepaalde enzymen die bekend staan ​​als reductasen, ' zegt Ridlon.

"Met behulp van de genoomsequentie van Clostridium paraputricum , we hebben alle kandidaat-reductasen geïdentificeerd, de genen gemanipuleerd in E coli en bepaald welk reductase de polaire groep op galzuren kon omdraaien, " hij voegt toe.

Het onderzoeksteam zocht vervolgens naar vergelijkbare sequenties in het menselijke microbioom.

We waren in staat om het gen te identificeren in tal van bacteriesoorten waarvan voorheen niet bekend was dat ze deze galzuurmetaboliserende functie hadden. Dit is nuttig voor onderzoekers van het menselijke microbioom, omdat het veld op weg is naar een poging om functie te koppelen aan ziekte. Nu kennen we de precieze DNA-sequenties die coderen voor een enzym dat koolstof-12 van galzuren omdraait, "

Jason Ridlon, Studie Corresponderende auteur en universitair hoofddocent, Afdeling Dierwetenschappen, Universiteit van Illinois

De onderzoekers zijn er nog niet achter of het omdraaien van de hydroxylgroep bij koolstof-12 een goede of een slechte zaak is. In de categorie "goed" de flip kan een rol spelen bij het ontgiften van schadelijke galzuren zoals deoxycholzuur (DCA) en lithocholzuur (LCA), chemicaliën waarvan bekend is dat ze DNA beschadigen en kanker van de dikke darm veroorzaken, lever, en slokdarm. Maar Ridlon merkt op dat "goed versus slecht" framing de werkelijkheid te eenvoudig maakt.

"Hoewel we de neiging hebben om DCA en LCA te beschouwen als 'slecht, ' de context is erg belangrijk. Infectie door Clostridium difficile (C. diff) lijkt te correleren met lage niveaus van DCA en LCA, bijvoorbeeld, dus deze galzuren lijken beschermend te zijn bij het voorkomen van ongewenste kolonisatoren. Chronisch hoge niveaus van DCA en LCA als gevolg van de westerse levensstijl zijn 'slecht, ' echter, dus het is een evenwichtsoefening, " zegt hij. "Een belangrijk doel van dit onderzoek is om een ​​'Goldilocks-zone' van galzuren tot stand te brengen en te behouden - niet te veel of te weinig."

Hoewel er nog meer te leren is, Ridlon zegt dat het identificeren en karakteriseren van deze nieuwe microbiële genen die verantwoordelijk zijn voor galzuuromzetting een grote stap voorwaarts is voor de darmgezondheid.

• Vroeg gebruik van biologische geneesmiddelen wordt aanbevolen voor patiënten met luminale en fistelvormende ziekte van Crohn
• Onderzoekers gebruiken genomische sequencing-techniek om de aanwezigheid van verschillende microben te detecteren