Обнаружен новый механизм, с помощью которого «хорошие» бактерии колонизируют кишечник

Микробы, живущие в кишечнике, необходимы для здоровья человека, и понимание факторов, способствующих росту полезных видов бактерий, известных как «хорошие» бактерии, в кишечнике может позволить проводить медицинские вмешательства, улучшающие состояние кишечника и общее состояние здоровья человека. В новом исследовании исследователи Йельского университета обнаружили новый механизм, с помощью которого эти бактерии колонизируют кишечник.

В частности, команда Йельского университета обнаружила, что один из самых распространенных полезных видов, обнаруженных в кишечнике человека, показал повышенный потенциал колонизации при воздействии на него снижения содержания углерода — открытие, которое может привести к новым клиническим вмешательствам для поддержания здорового кишечника. Результаты опубликованы 16 марта в журнале Science.

Команда Йельского университета, базирующаяся в лаборатории генетика Эдуардо Гройсмана, профессора микробной патологии Вальдемара фон Зеддевица, обнаружила, что полезные кишечные бактерии Бактероиды тетайотамикрон Он реагировал на углеродное голодание — важный строительный блок всех клеток — изолируя фрагмент молекул для важного фактора транскрипции в безмембранном компартменте.

Команда продемонстрировала, что секвестрация фактора транскрипции увеличивает его активность, модулируя экспрессию сотен бактериальных генов, включая несколько, которые способствуют колонизации кишечника и контролируют центральные метаболические пути у бактерий. Эти результаты показывают, что «хорошие» бактерии используют секвестрацию частиц в безмембранных компартментах в качестве жизненно важной стратегии для колонизации кишечника млекопитающих.

Бактероиды тетайотамикрон Другие бактерии в кишечнике млекопитающих имеют доступ к питательным веществам, потребляемым животным-хозяином. Однако бывают и длительные периоды времени, когда организм-хозяин не питается. Исследователи обнаружили, что лишение питательных веществ, включая углерод, вызывает выработку колонизирующих факторов в полезных кишечных бактериях.

— сказала Эмилия Крипото, научный сотрудник лаборатории Гройзманна и ведущий автор книги «Ботаники».

Слияние наблюдений из предыдущих исследований лаборатории привело к этому прорыву. Во-первых, Гроссман заметил, что размер фактора транскрипции кишечного микробиома намного больше, чем у хорошо изученных гомологичных белков других видов бактерий. Затем команда обнаружила, что бактерии не могут выжить в кишечнике мыши. без Замыкающая область отсутствует у гомологичных белков.

Затем Крибуто выдвинул гипотезу о том, что дополнительная область может придавать новое биофизическое свойство фактору транскрипции, необходимому для выживания бактерий в кишечнике, и успешно провел серию экспериментов для проверки гипотезы.

Гроссман сказал, что реализация этих безмембранных компартментов на самом деле началась сто лет назад. По его словам, основная идея Крипотоу заключалась в том, чтобы вывести новые свойства бактериального фактора транскрипции, называемого Rho, на основе дополнительной области. Фактор транскрипции секвестрируется посредством процесса, известного как разделение фаз жидкость-жидкость, которое является повсеместным явлением, обнаруживаемым во множестве клеток, включая клетки человека.

Это явление хорошо известно, но обычно связано со стрессом у эукариотических организмов, таких как растения, животные и грибы. Недавно выяснилось, что это также может происходить с бактериями, и в нашем случае мы продемонстрировали, что это происходит с симбиотическими кишечными бактериями, которые им необходимы для выживания в кишечнике. Можно вообразить, можно вообразить, что если манипулировать организмами, подверженными этому эффекту, возможно, можно было бы улучшить организмы, полезные для человека».

Эдуардо Гросманн, Вальдемар фон Зедтвиц, профессор микробного патогенеза

По словам Крипото, результаты могут помочь стимулировать разработку новых пробиотических препаратов для здоровья кишечника.

«Большинство исследований просто смотрят на обилие бактерий», — сказала она. «Если мы не понимаем, что происходит на молекулярном уровне, мы не знаем, поможет ли это».

Среди других авторов Джей Таунсенд III и Сяохуэй Гао, наши бывшие научные сотрудники. Ник Покорзински, нынешний научный сотрудник лаборатории Гройцмана; Джун Лю и Шоичи Тачияма, научный сотрудник лаборатории Лю, и Эндрю Гудман из Yale Microbial Sciences.