Gli scienziati usano 'la forza' (microscopia a forza atomica) per decodificare i segreti del nostro intestino

Aprile 14, 2016 Admin Salute 0 2
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Il rivestimento del nostro intestino è una barriera importante tra il mondo esterno ed il corpo. Disposto, il rivestimento dell'intestino coprirebbe l'area di un campo di calcio. Deve lasciare nutrienti dal nostro cibo attraverso, ma impedire l'invasione da parte di batteri che provocano la malattia, allo stesso tempo, che ospita le migliaia di miliardi di batteri benefici necessari per una corretta digestione e la funzione immunitaria.

In prima linea del sistema difensivo è uno strato di muco che le linee di tutta la superficie intestinale. Nel grande intestino, lo strato di muco è una struttura organizzata, con uno strato interno che blocca i batteri, e uno strato esterno in cui i batteri benefici (commensali) possano prosperare. Lo strato di muco è composto da grandi proteine ​​chiamate mucine con zuccherino caratteristico, o glicosilata, catene.




Dr Nathalie Juge e colleghi dell'Istituto di ricerca alimentare, che è strategicamente finanziato dalla BBSRC, sta conducendo studi volti a comprendere il ruolo di muco nel mantenere un intestino sano e come mucine interagiscono con i batteri nelle nostre viscere.

A livello molecolare, grappoli mucine mostrano di glicosilazione che danno le proteine ​​un aspetto 'bottle-brush'. La dimensione di queste catene di zuccheri molecolari varia con la posizione e l'età del tessuto, e le anomalie nelle mucine sono visti nelle malattie infiammatorie croniche intestinali come la colite ulcerosa, morbo di Crohn e il cancro del colon. Una miriade di differenti conformazioni che le catene di zuccheri possono occupare significa che mucine sono incredibilmente diverse. Le differenze sono ritenute aiutare batteri commensali, fornendo specifici siti di legame, così come nutrimento necessario.

I batteri patogeni si sono evoluti meccanismi di legarsi a mucine, come parte del loro arsenale per superare le nostre difese. Noi, però, siamo molto indietro questi batteri nella comprensione delle informazioni codificate contenute in queste catene di zuccheri complessi. La comprensione di questo 'glycocode' ci darebbe un nuovo modo di guardare le interazioni fondamentali tra microrganismi buoni e cattivi nelle nostre viscere, e può anche fornire nuove intuizioni sulle malattie intestinali.

Queste interazioni avvengono a livello molecolare, in modo per noi capire loro che hanno bisogno di strumenti che funzionano a questo livello. IFR ha una storia di uso pionieristico di uno di questi strumenti, microscopia a forza atomica (AFM).

AFM combina molto imaging ad alta risoluzione, con una capacità di sondare le forze tra le molecole. Opere AFM eseguendo una stilo fine (tip) montato sull'estremità di un cantilever flessibile sulla superficie di una molecola, come una persona cieca lettura braille. Un laser rimbalza dalla cantilever, amplificando il segnale in modo che AFM può rilevare distanze fino a un milionesimo la larghezza di un foglio di carta.

Patrick Gunning e Andrew Kirby, dal gruppo AFM di IFR, adattato questa tecnica allegando molecole di zucchero vincolante chiamate lectine al cantilever AFM, attraverso un linker flessibile. Hanno usato questo per sondare mucine legate ad una superficie. I risultati di questo lavoro di collaborazione sono stati pubblicati nel FASEB Journal.

"E 'un po' come la pesca", ha detto il dottor Gunning. "Le molecole mucina sono immersi in soluzione salina, e galleggiano come un mare di fuco. Usiamo lectine come esca. Noi cadere la linea verso il basso fino a quando abbiamo raggiunto il fondo, e quindi sollevare il backup. Se la lectina trova una molecola di zucchero di destinazione sulla mucina, si strappi. "

Misurare la distanza tra gli ostacoli fornisce un quadro di ciò che la molecola di mucina generale assomiglia. Ripetendo questo migliaia di volte, e poi lavorando con biomathematicians di IFR, è stato possibile produrre un 'impronta digitale' che caratterizzano diversi mucine, il che significa che potremmo distinguere tra mucine provenienti da diverse parti dell'intestino.

I ricercatori ora vogliono guardare le mucine derivate da tessuti malati, di approfondire le differenze nella glycocode. Vorrebbero anche per capire come i batteri leggere ed eventualmente manipolare il glycocode. In laboratorio, i ricercatori hanno usato enzimi specifici mirati determinati tipi di zucchero sulle molecole mucina. Questo influenzato la struttura molecolare della mucina, che a sua volta ha modificato la sua distribuzione spaziale. Alcuni batteri nel nostro coraggio anche secernono questi enzimi, come mezzo per riscrivere la glycocode a proprio vantaggio. Con questa nuova tecnica in mano, i ricercatori continueranno i loro sforzi per svelare i segreti all'interno dei nostri corpi.

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