Å forstå faktorene som fremmer veksten av gunstige bakteriearter kjent som 'gode' bakterier i tarmen kan muliggjøre medisinske intervensjoner som fremmer tarm og generell helse for mennesker. Yale-forskere har oppdaget en ny mekanisme der disse bakteriene koloniserer tarmen i en ny studie.
Å forstå faktorene som fremmer veksten av gunstige bakteriearter kjent som 'gode' bakterier i tarmen kan muliggjøre medisinske intervensjoner som fremmer tarm og generell helse for mennesker. Yale-forskere har oppdaget en ny mekanisme der disse bakteriene koloniserer tarmen i en ny studie. Yale-teamet oppdaget at når den ble utsatt for karbonbegrensning, økte en av de mest rikelig fordelaktige artene som finnes i menneskets tarm koloniseringspotensialet, et funn som kan føre til nye kliniske intervensjoner for å støtte en sunn tarm.
Funnene ble publisert i tidsskriftet Science. Yale-teamet, basert i laboratoriet til genetikeren Eduardo Groisman, Waldemar Von Zedtwitz-professoren i mikrobiell patogenese, fant at den gunstige tarmbakterien Bacteroides thetaiotaomicron reagerte på sult etter karbon - en hovedbyggestein for alle celler - ved å sekvestrere en del av molekylene for en essensiell transkripsjonsfaktor i et membranløst rom.
Teamet slo fast at sekvestrering av transkripsjonsfaktoren økte aktiviteten, noe som modifiserte uttrykket av hundrevis av bakteriegener, inkludert flere som fremmer tarmkolonisering og kontrollerer sentrale metabolske veier i bakterien. Disse funnene avslører at 'gode' bakterier bruker sekvestrering av molekyler i membranløse rom som en viktig strategi for å kolonisere pattedyrtarmen. Bacteroides thetaiotaomicron og andre bakterier som er bosatt i pattedyrets tarm, har tilgang til næringsstoffer som vertsdyret inntar. Det er imidlertid også lange perioder hvor vertsorganismen ikke spiser. Deprivasjon av næringsstoffer, inkludert karbon, fremkaller produksjon av koloniseringsfaktorer i gunstige tarmbakterier, fant forskerne.
'En av tingene som dukket opp er at når en organisme sultes etter karbon, er det signalet som bidrar til å produsere egenskaper som er gode for å overleve i tarmen,' sa Aimilia Krypotou, en postdoktor ved Groismans laboratorium og hovedforfatter av studere. Et sammenløp av observasjoner fra laboratoriets tidligere forskning førte til gjennombruddet. Den første var da Groisman la merke til at størrelsen på transkripsjonsfaktoren fra tarmmikroben var mye større enn størrelsen på andre godt studerte homologe proteiner fra andre bakteriearter. Teamet fant da ut at bakterier ikke kunne overleve i tarmen til en mus uten den ekstra regionen fraværende fra homologe proteiner.
Krypotou antok da at den ekstra regionen kunne gi en ny biofysisk egenskap til transkripsjonsfaktoren som kreves for at bakteriene skal overleve i tarmen, og utførte vellykket en serie eksperimenter for å teste hypotesen. En bevissthet om disse membranløse rommene går faktisk hundre år tilbake, sa Groisman. Krypotous nøkkelinnsikt, sa han, var å utlede nye egenskaper for den bakterielle transkripsjonsfaktoren - kalt Rho - basert på den ekstra regionen. Sekvestrering av transkripsjonsfaktoren finner sted ved en prosess kjent som væske-væskefaseseparasjon, et allestedsnærværende fenomen som er tilstede i en lang rekke celler, inkludert de til mennesker.
'Dette fenomenet har vært kjent, men er vanligvis assosiert med stress i eukaryote organismer, som planter, dyr og sopp,' sa Groisman. 'Nylig ble det innsett at det også kan skje med bakterier, og i vårt tilfelle har vi fastslått at det forekommer i kommensale tarmbakterier, som krever det for overlevelse i tarmen. Man kunne tenke seg at hvis man skulle manipulere organismer som er utsatt for til dette kan man kanskje forbedre organismer som er gunstige for mennesker.' Funnene kan bidra til å stimulere utviklingen av nye probiotiske terapier for tarmhelse, sa Krypotou.
'De fleste studier ser bare på overflod av bakterier,' sa hun. 'Hvis vi ikke forstår hva som skjer på molekylært nivå, vet vi ikke om det ville hjelpe.' (ANI)