Forscher entdecken, wie die nützlichen Bakterien in Eingeweide kommunizieren mit den eigenen Zellen

Kommunikation ist unerlässlich, um eine erfolgreiche Beziehung. Forscher vom Institute of Food Research und der University of East Anglia haben entdeckt, wie man die nützlichen Bakterien in unseren Eingeweiden der Kommunikation mit unseren eigenen Zellen.

Dies ist ein wichtiger Schritt im Verständnis, wie unser Körper pflegen eine enge Beziehung mit der Bevölkerung von Darmbakterien spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung unserer Gesundheit, der Bekämpfung der Infektion und die Verdauung unserer Nahrung.

Eine Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Cell Berichten, zeigt, dass die Darm-Bakterien produzieren ein Enzym, das ändert signalweges in Zellen, die Auskleidung der Darm. Das Enzym hat auch noch eine andere Rolle beim Abbau von nahrungsbestandteilen.

„Unsere Studie stellt einen Durchbruch im Verständnis, wie Bakterien kommunizieren über verschiedene Königreiche, um Einfluss auf unsere eigenen Zellen Verhalten, als auch wie wir unsere Nahrung verdauen“, sagte Dr. Regis Stentz aus der IFR, die strategisch finanziert von der Biotechnologie und Biologische Wissenschaften Research Council.

Wir alle verlassen sich auf die Billionen von Bakterien in unserem Darm zu brechen bestimmte Komponenten unserer Ernährung. Ein Beispiel ist die phytate, die form Phosphor nimmt in Getreide und Gemüse. Aufgeschlüsselt phytate ist eine Quelle von lebenswichtigen Nährstoffen, aber in seiner unverdaute form es hat nachteilige Eigenschaften. Es bindet wichtige Mineralstoffe verhindern, dass Sie aufgegriffen wird, durch den Körper, wodurch Bedingungen wie Anämie, insbesondere in den Entwicklungsländern. Phytate führt auch zu überschüssigem Phosphor-Auswaschung in den Boden von der farm animal waste, und Futter-Ergänzungen verwendet werden, um dieses zu minimieren.

Aber trotz der Bedeutung der phytate, wir wissen sehr wenig darüber, wie es abgebaut wird, ist in unserem Darm. Um dieses Dr Stentz und Kollegen abgeschirmt, die Genome von Hunderten von verschiedenen Arten von Darmbakterien. Sie gefunden, in einer der bekanntesten Darmbakterien Arten, ein Enzym, das in der Lage ist, zu brechen phytate. In Zusammenarbeit mit der Norwich Research Park, Kolleginnen und Kollegen an der University of East Anglia, Sie kristallisiert sich dieses Enzym und löste seine 3D-Struktur. Sie ging dann auf die Charakterisierung des Enzyms, die zeigen, es war sehr effektiv bei der Verarbeitung phytate in die Nährstoffe, die der Körper braucht.

Die Bakterien-Paket das Enzym in kleinen „Käfigen“, die sogenannten outer membrane vesicles (OMVs), die es erlauben phytate in Nährstoff für die Verarbeitung aber verhindern, dass es zerstört wird durch unsere eigenen protein-abbauende Enzyme. Dadurch lösen sich die Nährstoffe, insbesondere Phosphat und inositol, die absorbiert werden kann, von unserer eigenen Körper, sowie die Bakterien.

Die Zusammenarbeit mit Professor Stephen Schere, ein Experte in Phosphat-Signalisierung von der US National Institutes of Health, zeigten die Forscher, dass die OMVs mit dem Enzym beeinflussen, calcium-Signalisierung von Kolon-Epithelzellen. Zellen mit calcium-Signalgebung regulieren verschiedene interne Aktivitäten. Dies deutet darauf hin, dass Bakterien mit OMV-verpackt Enzyme, direkt zu kommunizieren mit unseren Zellen und beeinflussen deren Verhalten, ein Beispiel für cross-Königreich Kommunikation. OMVs wurden beobachtet von pathogenen Bakterien suchen, um dringen in Wirtszellen, aber dies ist das erste Beispiel, dass die Leistungen sowohl die host-und die Bakterien.

„Das Enzym, das wir entdeckt haben, hat dual-Rollen, die Bereitstellung diätetische Nährstoffe, sowie ändern der host-Zelle Verhalten,“ sagte Professor Simon Carding, führt IFR Forschung in die Gesundheit des Darms. „Dies eröffnet eine Reihe von sehr spannenden Bereiche der Forschung.“

Die Aufdeckung, wie wir die Aufteilung phytate verbessern unser Verständnis, wie wir Gesundheit erhalten, und eventuell neue Wege zur Reduzierung der Auswirkungen in gravierender Unterernährung.

Die Forscher sind daran interessiert zu sehen, wie gut dieses neue Enzym verglichen mit den aktuellen Pilz-abgeleitet Futter-Ergänzungen bei der Verhinderung das problem der überschüssigen Phosphor aus landwirtschaftlichen tierischen Abfällen.

Co-Autor Dr. Charles Brearley, von UEA school of Biological Sciences, sagte: „Der Zusatz von Enzymen, einschließlich phytases, für Futtermittel ist ein $725 Millionen Globale Industrie. Die industrielle Biotechnologie, einschließlich der Prozesse, durch die Enzyme wie phytases entwickelt werden, ein Vorrang des BBSRC.“

„Unsere laufende Forschung hier am UEA schaut auf die 3D-Struktur dieses Romans ist die phytase und die detaillierte Analyse der phytate Abbau. Wir glauben, dass dies von großem Wert sein wird in der Entwicklung von morgen hochwertige Futtermittel Enzyme.“

Der IFR-team wollen auch untersuchen die Rolle, die diese bakterielle Enzyme spielen in Kreuz-Reich Kommunikation, um herauszufinden, die Auswirkungen der calcium-Signalgebung ändert. Die Darmschleimhaut ist sehr dynamisch, mit Stammzellen, die Anlass zu einer Reihe von verschiedenen Zelltypen, die helfen, den Darm in einem gesunden Zustand. Darmbakterien spielen eine Rolle bei der Aufrechterhaltung dieser gesunden Zustand, mit Abweichungen von dieser Verwicklung in eine Reihe von Krankheiten. Zu wissen, wie Bakterien kommunizieren mit uns, öffnet neue Möglichkeiten, um dies weiter verfolgen.

„Dies war ein tolles Beispiel dafür, wie der Norwich Research Park ist multidisziplinäre Forschung geknackt hat eines der großen Geheimnisse in der Darmflora – wie nützlichen Bakterien kommunizieren mit menschlichen Zellen. „, kommentierte IFR-Professor Krempel, der auch Professor für Mukosale Immunität an der UEA. „Wir ziehen auf diesem Gebiet weltweit führend zu kommen und mit uns zu arbeiten, das ist eine echte Bestätigung für unsere expertise.“

Diese Forschung wurde gefördert durch die BBSRC und der Intramurale Forschungsprogramm der Nationalen Institute der Gesundheit und National Institute of Environmental Health Sciences.

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