Helmholtzo RNR pagrįstų infekcijų tyrimų instituto (HIRI) ir Viurcburgo Julius-Maximilians-Universität (JMU) mokslininkai Bacteroides thetaiotaomicron nustatė baltymą ir mažų ribonukleino rūgščių (sRNR) grupę, kuri reguliuoja cukraus metabolizmą. Šie atradimai atskleidžia, kaip šis žarnyno mikrobas prisitaiko prie įvairių mitybos sąlygų.
Išvados pagilina mūsų supratimą apie šios bakterijos vaidmenį žmogaus žarnyne ir gali sudaryti sąlygas naujoms terapinėms strategijoms, skatinančioms sveikatą per mikrobiotą. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Gamtos komunikacijos.
Žarnynas vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį žmogaus sveikatai. Mikrobiotos sudėtį ir jos funkcijas žmogaus gerovei labai įtakoja tai, kaip bakterijos prisitaiko prie nuolat kintančios žarnyno aplinkos. Todėl klausimas, kaip žarnyno kommensalai pritaiko savo medžiagų apykaitą prie kasdienių maistinių medžiagų svyravimų, tapo pagrindine mikrobiotos tyrimų tema.
Nors žarnyno mikrobų ekosistema kiekvienam žmogui skiriasi, vyrauja keletas rūšių. Viena iš tokių rūšių yra Bacteroides thetaiotaomicron. Šie mikrobai turi daugybę skirtingų daugiaproteininių kompleksų, užkoduotų tam tikrose genomo vietose, vadinamose polisacharidų panaudojimo lokusais (PUL). PUL kompleksai leidžia bakterijoms surišti, skaidyti ir importuoti specifinius polisacharidus, taip prisidedant prie sėkmingos žarnyno kolonizacijos.
PUL kompleksų gamyba yra griežtai kontroliuojama transkripcijos lygiu. Tačiau, kaip PUL yra reguliuojami po transkripcijos, kad būtų galima prisitaikyti prie aplinkos pokyčių, iš esmės neištirta.
Helmholtzo RNR pagrįstų infekcijų tyrimų instituto (HIRI) mokslininkai Viurcburge, Braunšveigo Helmholco infekcijų tyrimų centro (HZI), bendradarbiaujant su Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), ir Mikrobiologijos katedros mokslininkai. JMU ėmėsi šio iššūkio. Bendradarbiaudami su Vanderbilto universitetu Nešvilyje, Tenesyje (JAV) ir Toronto universitetu Kanadoje, jie padarė didelę pažangą atlikdami daugybę in vitro ir in vivo eksperimentų.
„Mūsų tyrimai atskleidė nepaprastai sudėtingą RNR pagrindu veikiančią reguliavimo grandinę, reguliuojančią PUL ekspresiją B. thetaiotaomicron“, – sako atitinkamas autorius Alexanderis Westermannas. „Tai papildo ankstesnį darbą, susijusį su transkripcijos kontrolės mechanizmais.”
Sudėtingas tinklas
Šio tinklo centre yra RNR surišantis baltymas RbpB. „Mes nustatėme, kad RbpB nebuvimas žymiai pablogina žarnyno kolonizaciją“, – sako Ann-Sophie Rüttiger, pirmoji tyrimo autorė ir mokslų daktarė. studentas Aleksandro Westermanno laboratorijoje.
Funkcinė analizė parodė, kad RbpB sąveikauja su šimtais ląstelių transkriptų. Tai apima 14 narių paraloginių nekoduojančių RNR molekulių grupę (paraloginių sRNR šeima, trumpiau – FopS). Kartu RbpB ir FopS kontroliuoja katabolinius procesus ir užtikrina, kad mikrobai galėtų optimaliai prisitaikyti prie besikeičiančių maistinių medžiagų sąlygų.
„Šis tyrimas prisidėjo prie mūsų supratimo apie RNR koordinuojamą medžiagų apykaitos kontrolę, kuri yra labai svarbi dominuojančių mikrobiotų rūšių tinkamumui“, – priduria Rüttiger.
Būsimuose tyrimuose bus išsamiau ištirta RbpB struktūra ir nustatyti pagrindiniai RNR surišimo mechanizmai. Grupė taip pat planuoja ištirti funkcinius RbpB ir kitų RNR surišančių baltymų panašumus, kad atskleistų centrinius post-transkripcijos centrus kitose žarnyno mikrobiotos rūšyse.
Išsamios žinios apie bakterijų genų ir baltymų funkcijas galėtų reikšmingai prisidėti kuriant naujus terapinius metodus kovojant su infekcinėmis ir žarnyno ligomis, taip pat skatinant sveikatą manipuliuojant žarnyno mikrobiotos biologiniu aktyvumu. „Mūsų rezultatai siūlo daug žadantį požiūrį, kaip geriau suprasti šį mikrobų konsorciumą ir panaudoti jį naujoms gydymo strategijoms“, – daro išvadą Westermannas.