Исследовательская группа, возглавляемая учеными из Института биологии Макса Планка в Тюбингене, Германия, в настоящее время добилась существенного прогресса в понимании того, как кишечные бактерии преуспевают в организме человека на молекулярном уровне. Они исследовали, как бактерии производят липиды инозитола, вещества, жизненно важные для многих клеточных процессов у людей и других эукариот, но до сих пор редко наблюдаемые у бактерий. Результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology, показывают, что инозитоловые липиды имеют значение для симбиоза между бактериями и их хозяевами.
Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, населяют кишечник человека и участвуют во многих биологических функциях, таких как обмен веществ или иммунитет. Чтобы понять влияние микробиома на человека, исследователи пытались не только определить, какие микроорганизмы присутствуют в кишечнике человека, но и пролить свет на молекулярные механизмы взаимодействия между микробиомом и человеком-хозяином. Исследовательская группа, возглавляемая учеными из Института биологии Макса Планка в Тюбингене, улучшила наше понимание этих процессов, изучив, как кишечные бактерии производят определенное семейство химических соединений, известных как инозитол-липиды.
Инозитол-липиды: модуляторы воспаления и клеточной сигнализации
Инозитол-липиды играют важную роль во многих клеточных процессах у людей и большинства других небактериальных форм жизни: они регулируют, как клетки посылают сигналы по всему телу, модулируют воспаление и помогают гарантировать, что белки попадут в правильную часть более крупной клетки. Дисбаланс уровня инозитола связан с такими заболеваниями, как синдром поликистозных яичников, наиболее распространенным гормональным расстройством у женщин репродуктивного возраста.
В отличие от человека и других эукариот, для которых инозитол-липиды необходимы, бактерии производят их относительно редко. Исследовательская группа под руководством Рут Лей, научного директора отдела микробиома в MPI for Biology, смогла описать синтез липидов инозита в Bacteroides thetaiotaomicron, обычной бактерии в толстом кишечнике и популярном модельном организме в науке о микробиоме.
Разработав ранее неописанный штамм Bacteroides thetaiotaomicron, для которого они могли контролировать выработку инозитоловых липидов, исследователи обнаружили, что эти вещества изменяют физиологию бактерий. «Хотя мы еще не до конца понимаем точную роль инозитоловых липидов для приспособленности бактерий, мы увидели, что они необходимы для того, чтобы бактерия преуспела в кишечнике своего хозяина», — говорит Стейси Хивер, ведущий автор публикации.
Исследователи обнаружили инозитол в капсуле бактерий, внешнем слое, который защищает их от поглощения иммунными клетками хозяина. Кроме того, инозитоловые липиды изменяют устойчивость Bacteroides thetaiotaomicron к антимикробным пептидам, веществам, используемым хозяином для борьбы с патогенами.
Возможные перекрестные помехи между липидами бактерий и хозяина
Исследователи также описали метаболические пути синтеза липидов инозита в Bacteroides thetaiotaomicron, то есть цепь химических реакций, ведущих к производству липидов инозита. Они дополнительно идентифицировали второй предполагаемый путь бактериального синтеза этих липидов. «Выяснение путей интересно, потому что это позволяет нам предсказать, какие другие микробы могут производить липиды инозита так же, как это делает наш модельный организм», — объясняет Хивер. «С этими знаниями мы могли бы даже спроектировать или управлять производством липидов инозитола».
Хивер с нетерпением ожидает будущих исследований о том, могут ли липиды инозита бактерий принести пользу организму хозяина и как, и как это сделать: «Возможно, что существует перекрестная связь между липидами бактерий и липидами инозитола, вырабатываемыми хозяином-млекопитающим», — говорит она. «Мы только что сделали большой шаг к пониманию масштабов таких взаимодействий».
Теги: кишечник, млекопитающие
