Мікроби вміють «вимикати» білок, що захищає нас від запалення кишечника

Одноклітинні мікроорганізми покривають практично всю поверхню нашого тіла і є такою ж частиною нашої біології, як тканини і органи. Вони “тренують” імунну систему людини і регулюють її метаболізм.

Сьогодні вивченням мікробів, які існують з нами пліч-о-пліч, займаються багато вчених, ця тема дуже цікава і, напевно, ще довго ми будемо дізнаватися все нові і нові факти про ці загадкові мікроорганізми. Наприклад, зовсім недавно група вчених з Університету Дьюка (Duke University) виявила, що мікроорганізми здатні управляти роботою організму тварин-господарів, на молекулярному рівні змінюючи експресію певних генів. Результати дослідження були опубліковані у виданні Genome Research.

“Експресія генів (gene expression): процес, за допомогою якого закодована в генах інформація перетворюється в структури, присутні або діючі в клітині.

В останні роки дослідники виявили велику кількість зв’язків між людською мікробіотою (трильйонами бактерій, вірусів і грибків) і широким спектром різних захворювань – від анорексії до діабету.

“Отримані нами дані дозволяють припустити, що найстаріші частини нашого геному і моменти взаємодії з мікробами, що відбулися багато років тому, мають відношення до хвороб, які існують сьогодні”, – розповідає провідний автор дослідження Джон Ролз (John Rawls), доцент мікробіології і молекулярної медицини університету Дьюка.

Працюючи над новим дослідженням, вчений вивчав вплив, який мікробіота може чинити на геном тварин. Для цього треба було проаналізувати ділянки геному, керуючі включенням і вимиканням генів. ДНК деяких з таких ділянок упакована в щільні структури, які унеможливлюють її прочитання. Інші, так звані «гени-підсилювачі» або «енхансери», для включення гена потребують прикріплення спеціальних білків, факторів транскрипції.

Один з дослідників Джеймс Девісон (James M. Davison) порівнював описані ділянки геному в двох групах мишей: перша складалася з гризунів, у яких не було мікроорганізмів в шлунках, а друга з тварин з нормальною мікрофлорою.

Вчений виявив, що велика кількість енхансерів поводяться інакше в присутності мікроорганізмів. Він також з’ясував, що деякі з цих ділянок ДНК пов’язані з білком HNF4A, древнім фактором транскрипції. Відомо, що він “замішаний” в ряді хвороб людини, в тому числі запальному захворюванні кишечника, ожирінні та діабеті.

Порівнявши геноми послідовності різних видів (в тому числі, людини, миші і риби даніо-реріо), Дейвісон прийшов до висновку, що в ході еволюції білок HNF4A, мабуть, став відігравати захисну роль – він почав запобігати розвитку запальних процесів в кишечнику в відповідь на присутність мікробіоти. Однак деякі мікроорганізми виявилися здатні «вимикати» цей захисний білок, порушуючи його роботу. Коли білок опинявся повністю «вимкнений», мікроорганізми активували експресію генів, пов’язаних з розвитком запальних захворювань кишечника у тварин!

Культура клітин кишечника миші. Зеленим підсвічується захисний білок HNF4A, що знаходиться всередині ядер клітин.

Дослідники досі точно не знають, як мікроби “відключають” HNF4A, але у них є ряд гіпотез, що пояснює цей факт. Наприклад, мікроби можуть якимось чином блокувати місця прикріплення білка до ДНК.

Невідомо також, чи існують окремі групи мікробів, більш схильні до подібних маніпуляцій, ніж інші. Ролз повідомляє, що, якщо вченим вдасться знайти відповіді на ці питання, це може привести до появи нових терапевтичних стратегій, спрямованих на повернення білку HNF4A здатності захищати людське здоров’я.