В кишечном микробиоме человека сложное сообщество микроорганизмов метаболизирует компоненты пищи, которые не полностью перевариваются. Однако существуют также процессы микробной деградации в толстой кишке, которые могут оказывать негативное воздействие на человека. В новом исследовании ученые обнаружили фермент в кишечных бактериях, который участвует в выработке сероводорода. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Материалы и методы обследования
Этот фермент был впервые идентифицирован в Центре протеомики Университета Констанца (Proteomics Centre of University of Konstanz). Посредством анализа общего протеома исследователи составили полный список белков, присутствующих в бактериальных клетках во время роста с таурином.
Результаты научной работы
В исследовательской группе Microbial Ecology, возглавляемой биологом Дэвидом Шлекеком (David Schleheck), был обнаружен ключевой фермент в сотрудничестве с Гарвардским университетом (Harvard University). Этот фермент участвует в расщеплении субстрата таурина, который в изобилии содержится в кишечной бактерии Bilophila wadsworthia, живущей в толстой кишке. Этот процесс генерирует токсичный сероводород. Считается, что увеличение производства сероводорода связано с более высокой проницаемостью кишечного барьера, более высокой подверженностью инфекциям и раку толстой кишки. Более того, Bilophila wadsworthia может выступать в качестве патогена, например, при аппендиците.
Таурин вводится в пищеварительную систему человека преимущественно через жирную диету, а также через мясо. Диета с высоким содержанием жиров приводит к увеличению выработки желчных кислот, одной из которых является таурохолат, поддерживающий переваривание жира. В толстой кишке, однако, бактерии Bilophila разлагают таурохолат до таурина и используют таурин для анаэробной генерации энергии в отсутствие кислорода, производя токсичный сероводород. Это особый тип энергетического обмена бактерии Bilophila. На этом пути серосодержащая группа таурина отщепляется и восстанавливается до сероводорода. Однако до сегодняшнего дня было неизвестно, какой фермент в строго анаэробных бактериях Bilophila ответственен за это расщепление. Открытие нового фермента глицилрадикала позволило исследовательской группе Дэвида Шлекека устранить этот пробел в знаниях.
«Мы обнаружили, что неизвестный фермент глицильный радикал вырабатывается в очень больших количествах во время выработки таурина, но не во время роста эталонных субстратов», – сообщает Дэвид Шлекек. «Эта функция фермента точно вписывалась в наше понимание пути расщепления таиловой кислоты Bilophila. Таким образом, мы обнаружили новый фермент, который может катализировать расщепление таких серосодержащих групп», – объясняет Дэвид Шлехек.
Важным фактором является то, что фермент чрезвычайно чувствителен к кислороду. Это означает, что он может реагировать только в строго бескислородных условиях, и, следовательно, его можно исследовать только в лаборатории в таких строго бескислородных условиях.
«Используя эту методологию, мы сможем работать с подобными ферментами, расщепляющими серную группу, в будущем, поскольку мы обнаружили большое количество таких ферментов во многих важных кишечных бактериях, но функции этих ферментов до сих пор полностью неизвестны», – говорит Дэвид Шлекек.
Помимо вредного воздействия, образование сероводорода в кишечнике также может быть полезным для здоровья человека, по крайней мере, при гораздо более низких концентрациях, поскольку сероводород также может действовать в качестве сигнального соединения у людей.
Авторы другого исследования утверждают, что микробиом кишечника здорового человека защищает от мышьяка.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
