Genome Altamente Adattabile In Gut Batterio Key To salute intestinale

Marzo 24, 2016 Admin Salute 0 4
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24 marzo 2005 - Un batterio che vive nell'intestino umano adattivo sposta più di un quarto dei suoi geni in marcia alta quando cambiamenti di dieta del suo ospite da zucchero a carboidrati complessi.

Questo meccanismo adattativo permette non solo le specie batteriche di sopravvivere in rapido mutamento delle condizioni di nutrienti, ma anche aiuta a mantenere le funzioni e la stabilità della società altamente complessa microbica del intestino, secondo i ricercatori della Washington University School of Medicine in St. Louis.

I loro risultati sono riportati nel 25 marzo 2005 numero della rivista Science.




"Le cellule batteriche nel numero nell'intestino umano vicino a 100 miliardi di dollari," afferma Jeffrey Gordon, MD, direttore del Center for Genome Sciences alla Washington University e professore di biologia molecolare e della farmacologia. "Insieme, questi microbi possono essere visti come un 'organo microbico' che vive dentro l'intestino e raccolti, negozi e ridistribuisce l'energia dalla dieta."

Poiché cambiamenti nella composizione di questo "organo microbica" può essere deleterio per la salute umana, è importante capire come microbi intestinali adattano all'ambiente dinamico dell'intestino e garantire la stabilità funzionale del bioreattore intestinale, i ricercatori dicono. Inoltre, le variazioni nella composizione delle comunità microbiche dell'intestino tra persone diverse possono essere un fattore importante che influenza la predisposizione all'obesità e correlate all'obesità disturbi come il diabete e le malattie cardiache

Il batterio dello studio, chiamato Bacteroides thetaiotaomicron o B. theta, è tra le specie più abbondanti nella comunità microbica nell'intestino umano. B. theta rompe i carboidrati indigeribili altrimenti, come fibra alimentare, e fornisce il suo ospite con sostanze nutritive, mentre ottiene il cibo per sé e le altre specie batteriche intestinali. La sequenza completa del genoma di B. theta è stato generato due anni fa nello stesso laboratorio.

I ricercatori hanno inoculato i topi privi di germi, che non hanno i batteri intestinali, con B. theta. I topi sono stati nutriti con una dieta ad alto contenuto di carboidrati complessi e basso contenuto di zuccheri semplici. Dieci giorni più tardi, l'attività di tutti i geni nel genoma batterico è stato intervistato in B. theta dalle viscere dei topi.

Il team di ricerca ha scoperto che 1.237 dei 4.779 geni del batterio sono stati molto attivi rispetto a B. theta cresciuto in una zuppa semplice zucchero. Il gruppo predominante di geni ad alta attività sono stati coinvolti nell'acquisizione e la digestione dei carboidrati.

"Nei topi nutriti carboidrati complessi, abbiamo scoperto che i microbi associate alle piccole particelle di cibo nell'intestino", dice Gordon. "Queste particelle ricchi di carboidrati sono tavoli da pranzo dei batteri. Generando una serie di proteine-carboidrati vincolante sulla sua superficie esterna, B. theta è in grado di tenere su un posto al tavolo. Il batterio produce anche gli utensili necessari per rompere diversi tipi di catene di carboidrati in 'bocconcini' pezzi, gli utensili sono una varietà di enzimi diretti a diversi tipi di carboidrati ".

Quando un gruppo di topi senza germe sono stati alimentati con una semplice zucchero dieta invece di un complesso di carboidrati dieta e quindi inoculato con B. theta, l'analisi dell'attività del genoma ha mostrato che B. theta aveva adattativo acceso un diverso insieme di geni proteine ​​di superficie di codifica ed enzimi carboidrati busting. Questa opzione ha permesso B. theta di legarsi alle e digerire i carboidrati muco ospite-prodotta.

"Cambiando i suoi enzimi digestivi e proteine ​​di superficie, il batterio ha cambiato il suo sedere sala da pranzo dalle particelle di cibo al muco che sovrasta normalmente le cellule del rivestimento intestinale", spiega Gordon. "Muco rappresenta una fonte costante di cibo di backup in ambiente intestinale. Foraggiamento adattivo di B. theta benefici batterio e presumibilmente aiuta a mantenere la stabilità della società microbica che è parte integrante."

L'interruttore alimentare anche causato B. theta per modificare l'attività dei geni che codificano per i componenti della sua capsula cellule superficie esterna. Questo cambiamento a fronte di questo accogliente, o simbiotici, specie può essere un importante meccanismo per evitare di causare una risposta immunitaria potenzialmente dannosi o distruttivi.

"B. theta è un diner incredibilmente sofisticato e versatile", afferma Justin Sonnenburg, Ph.D., WM Keck Foundation studioso di ricerca post-dottorato presso il Center for Genome Sciences. "Invece di morire quando la solita fonte di cibo è andato, B. theta è evoluto un meccanismo elaborato per le modifiche di rilevamento nel suo paesaggio nutrienti e cambiare rapidamente le sue preferenze alimentari in modo da poter utilizzare tutto ciò che è più abbondante. In realtà, si può invitare un repertorio più ampio di geni legati alla digestione dei carboidrati rispetto a qualsiasi altro microbo che conosciamo. "

Successivamente, i ricercatori useranno i topi privi di germi di indagare come B. Theta interagisce con gli altri membri dell'ecosistema intestinale. Definendo i fattori che stanno alla base della stabilità dell'ecosistema intestinale, possono essere in grado di sviluppare modi per manipolare comunità batterica del intestino per promuovere la salute e curare le malattie. Ad esempio, il gruppo sta valutando come la capacità dei batteri per la lavorazione di carboidrati alimentari varia da individuo a individuo e quale influenza che possono avere sul peso.

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Sonnenburg JL, Xu J, Leip DD, Chen CH, Westover BP, Weatherford J, Buhler JD, Gordon JI. Foraggiamento Glycan in vivo da un simbionte batterica intestinale adattati. Scienza, 25 marzo 2005.

Finanziamento dal National Institutes of Health sostenuto questa ricerca.

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