Исследовательская группа ученых из Института биологии Макса Планка добилась существенного прогресса в понимании молекулярного уровня того, как кишечные бактерии добиваются процветания в организме человека.
Они исследовали, как бактерии производят инозитол-липиды - вещества, жизненно важные для многих клеточных процессов у человека и других эукариот, но до сих пор редко обнаруживаемые у бактерий. Результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology, показывают, что инозитоловые липиды имеют значение для симбиоза между бактериями и их хозяевами.
Чтобы понять влияние микробиома на человека, исследователи пытаются не только определить, какие микроорганизмы присутствуют в кишечнике человека, но и пролить свет на молекулярные механизмы взаимодействия между микробиомом и его хозяином. Ученые улучшили наше понимание этих процессов, исследовав, как кишечные бактерии производят определенное семейство химических соединений, известных как инозитол-липиды.
Инозитол-липиды играют важную роль во многих клеточных процессах у человека и большинства других небактериальных форм жизни: они регулируют, как клетки посылают сигналы, модулируют воспаление и способствуют тому, чтобы белки попадали в нужную часть клетки. Дисбаланс в уровне инозитолов связан с такими заболеваниями, как синдром поликистозных яичников - наиболее распространенное гормональное расстройство у женщин репродуктивного возраста.
В отличие от людей и других эукариот, для которых инозитоловые липиды необходимы, бактерии производят их относительно редко. Исследовательская группа под руководством Рут Лей, научного руководителя отдела микробиома, смогла описать синтез инозитол-липидов у Bacteroides thetaiotaomicron, распространенной бактерии в толстой кишке и популярном модельном организме в науке о микробиоме.
Получив ранее не описанный штамм Bacteroides thetaiotaomicron, у которого можно было контролировать производство инозитол-липидов, исследователи обнаружили, что эти вещества изменяют физиологию бактерии. "Наши результаты показывают, что производство инозитол-липидов широко распространено у Bacteroidetes, ассоциированных с хозяином, и имеет значение для симбиоза. Хотя мы еще не до конца понимаем точную роль инозитоловых липидов для жизнеспособности бактерий, мы убедились, что они необходимы бактериям для успешного существования в кишечнике их хозяина", - говорит Стейси Хивер, ведущий автор публикации. Исследователи обнаружили инозитол в оболочке бактерий - внешнем слое, который защищает их от поглощения иммунными клетками хозяина. Более того, инозитоловые липиды изменяют устойчивость Bacteroides thetaiotaomicron к противомикробным пептидам - веществам, используемым хозяином для борьбы с патогенами.
Авторы также описали метаболические пути синтеза инозитоловых липидов у Bacteroides thetaiotaomicron и выявили второй предполагаемый путь бактериального синтеза этих липидов. "Выяснение этих путей интересно тем, что позволяет нам предсказать, какие другие микроорганизмы могут быть способны производить инозитол-липиды так же, как наш модельный организм", - объясняет Хивер. "С помощью этих знаний мы сможем управлять производством инозитол-липидов".
Хивер планирует исследования того, могут ли бактериальные инозитоловые липиды принести пользу организму хозяина: "Возможно, существует перекрестное взаимодействие между бактериальными липидами и инозитоловыми липидами, вырабатываемыми организмом млекопитающего", - говорит она. "Мы только что сделали большой шаг к пониманию масштаба этих взаимодействий".
