Микробы умеют «выключать» белок, защищающий нас от воспаления кишечника
Одноклеточные микроорганизмы покрывают практически всю поверхность нашего тела, являясь такой же частью нашей биологии, как ткани и органы. Они “тренируют” иммунную систему человека и регулируют его метаболизм.
Сегодня изучением микробов, которые существуют с нами бок о бок, занимаются многие учёные, эта тема очень интересна и, наверное, ещё долго мы будем узнавать всё новые и новые факты об этих загадочных микроорганизмах. Например, совсем недавно группа учёных из Университета Дьюка (Duke University) обнаружила, что микроорганизмы способны управлять работой организма животных-хозяев, на молекулярном уровне изменяя экспрессию определённых генов. Результаты исследования были опубликованы в издании Genome Research.
”Экспрессия генов (gene expression): процесс, посредством которого закодированная в генах информация превращается в структуры, присутствующие или действующие в клетке.
В последние годы исследователи обнаружили большое количество связей между человеческой микробиотой (триллионами бактерий, вирусов и грибков) и широким спектром различных заболеваний — от анорексии до диабета.
”Полученные нами сведения позволяют предположить, что старейшие части нашего генома и моменты взаимодействия с микробами, произошедшие много лет назад, имеют отношение к болезням, которые существуют сегодня”, — рассказывает ведущий автор исследования Джон Ролз (John Rawls), доцент микробиологии и молекулярной медицины Университета Дьюка.
Работая над новым исследованием, учёный изучал влияние, которое микробиота может оказывать на геном животных. Для этого потребовалось проанализировать участки генома, управляющие включением и выключением генов. ДНК некоторых из таких участков упакована в плотные структуры, делающие невозможным её прочтение. Другие, так называемые «гены-усилители» или «энхансеры», для включения гена нуждаются в прикреплении специальных белков, факторов транскрипции.
Один из исследователей Джеймс Дэвисон (James M. Davison) сравнивал описанные участки генома в двух группах мышей: первая состояла из грызунов, у которых не было микроорганизмов в желудках, а вторая из животных с нормальной микрофлорой.
Учёный обнаружил, что большое количество энхансеров ведут себя иначе в присутствии микроорганизмов. Он также выяснил, что некоторые из этих участков ДНК связаны с белком HNF4A, древним фактором транскрипции. Известно, что он “замешан” в течение ряда болезней человека, в том числе воспалительном заболевании кишечника, ожирения и диабета.
Сравнив геномные последовательности различных видов (в том числе, человека, мыши и рыбы данио-рерио), Дейвисон пришёл к выводу, что в ходе эволюции белок HNF4A, по-видимому, стал играть защитную роль — он начал предотвращать развитие воспалительных процессов в кишечнике в ответ на присутствие микробиоты. Однако некоторые микроорганизмы оказались способны «выключать» этот защитный белок, нарушая его работу. Когда белок оказывался полностью «выключен», микроорганизмы активировали экспрессию генов, связанных с развитием воспалительных заболеваний кишечника у животных!
Культура клеток кишечника мыши. Зелёным подсвечивается защитный белок HNF4A, находящийся внутри ядер клеток.
Исследователи до сих пор точно не знают, как микробы “отключают” HNF4A, но у них есть ряд гипотез, объясняющий этот факт. Например, микробы могут каким-то образом блокировать места прикрепления белка к ДНК.
Неизвестно также, существуют ли отдельные группы микробов, более склонные к подобным манипуляциям, чем прочие. Ролз сообщает, что, если учёным удастся найти ответы на эти вопросы, это может привести к появлению новых терапевтических стратегий, направленных на возвращение белку HNF4A способности защищать человеческое здоровье.