Ученые из Института Бабрахама недалеко от Кембриджа в сотрудничестве с коллегами из Бразилии (здесь и здесь) и Италии обнаружили способ, с помощью которого хорошие кишечные бактерии могут контролировать гены в наших клетках. Работа, опубликованная сегодня (9 января) в Nature Communications, показывает, что химические сообщения от бактерий могут изменить расположение ключевых химических маркеров в геноме человека. Общаясь таким образом, бактерии могут помочь бороться с инфекциями и предотвратить рак.
Эта работа под руководством доктора Патрика Варга-Вайса показывает, как химические вещества, вырабатываемые бактериями в кишечнике в результате переваривания фруктов и овощей, могут влиять на гены в клетках слизистой оболочки кишечника. Эти молекулы, называемые короткоцепочечными жирными кислотами, могут перемещаться из бактерий в наши собственные клетки. Внутри наших клеток они могут запускать процессы, которые изменяют активность генов и в конечном итоге влияют на поведение наших клеток.
Это новое исследование показывает, что короткоцепочечные жирные кислоты увеличивают количество химических маркеров в наших генах. Эти маркеры, называемые кротонилированием, были обнаружены совсем недавно и представляют собой новое дополнение к химическим аннотациям в геноме, которые в совокупности называются эпигенетическими маркерами. Команда показала, что жирные кислоты с короткой цепью увеличивают количество кротонилирований, отключая белок под названием HDAC2. Ученые считают, что изменения в кротонилировании могут изменить активность генов, включая или выключая гены.
Команда изучила мышей, которые потеряли большую часть бактерий в кишечнике, и показала, что их клетки содержат больше белка HDAC2, чем обычно. Другое исследование показало, что увеличение HDAC2 может быть связано с повышенным риском колоректального рака (здесь и здесь). Это может означать, что регулирование кротонилирования в геноме клеток кишечника важно для предотвращения рака. Это также подчеркивает важную роль полезных бактерий и здорового питания в этом процессе.
Первый автор, Рэйчел Феллоуз, сказала: «Короткоцепочечные жирные кислоты являются ключевым источником энергии для клеток в кишечнике, но мы также показали, что они влияют на кротонилирование генома. Кротонилирование встречается во многих клетках, но оно особенно распространен в кишечнике. Наше исследование показывает, почему это так, определяя новую роль HDAC2. Это, в свою очередь, связано с раком и предлагает интересную новую мишень для лекарств для дальнейшего изучения».
Ведущий ученый доктор Патрик Варга-Вайс сказал: «Наш кишечник является домом для бесчисленных бактерий, которые помогают переваривать пищу, такую как растительные волокна. Они также действуют как барьер для вредных бактерий и обучают нашу иммунную систему.. То, как эти жуки влияют на наши клетки, является ключевой частью этих процессов. Наша работа показывает, как короткоцепочечные жирные кислоты способствуют регуляции белков, составляющих геном, и, таким образом, влияют на активность генов».