A Harvard Közlöny

A „helyes” étrend

Élesebb CRISPR

Tudományos technológia

Mae Mu Le/Unsplash

Egy teljesen új enzimosztály felfedezése egy nap egyedi diétákhoz, terápiákhoz vezethet

Írta: Caitlin McDermott-Murphy Harvard tudósítója

Dátum 2020. február 18

Felkapott

Ismét tisztán látva

Fauci szerint az állomány immunitása eséssel lehetséges, 2021 végére a „normalitás”

Rochelle Walensky a CDC vezetésére

2020 Rhodes, Mitchell tudósok elnevezve

Költözés a Tudományos és Mérnöki Komplexumba pandémiás szünet után

Úgy tűnik, mindenkinek megvan a véleménye arról, hogy mely ételeket érdemes enni vagy kerülni, hogyan kell fogyni (és tartani!), És melyik szuperélelmiszert kell hordozni. De van egy jobb hely az egészségügyi titkok felkutatására, mint egy trópusi bogyóban: az emberi bél.

Minden ember bélmikrobioma - az emberi gyomor-bél traktusban élő baktériumok billiói - különbözőek. És az egyes baktériumtörzsek a maguk módján kölcsönhatásba lépnek az ételekkel, a gyógyszerekkel, a vitaminokkal és a méreganyagokkal, ami azt jelenti, hogy egyetlen étrend vagy gyógyszer nem mindenkinek megfelelő.

Emily Balskus mikrobiológiai vegyész nemrégiben fedezte fel, hogy bizonyos baktériumok megeszik a közönséges Parkinson-L-dopát, és dopaminná alakítják, ami csillapíthatja a kezelés hatásait, és fájdalmas vagy akár életveszélyes mellékhatásokat okozhat. Az eLife-ben megjelent új tanulmányban csapata és csapata tovább vitte ezt a felfedezést, meghatározva, hogyan és miért metabolizálják a bélmikrobák a dopamint. Ennek során egy teljesen új enzimosztályt fedeztek fel (azokat az eszközöket, amelyeket a baktériumok használnak a komplex kémia elvégzéséhez), amelyek lebontják a neurológiai egészség szempontjából nélkülözhetetlen vegyi anyagokat, például a dopamint, de segítenek emészteni az olyan ételeket is, mint a dió, a bogyók és a tea, és felszabadítják a tápanyagokat, amelyek hatással van az emberi egészségre. Annak ismerete, hogy az ételek miként hatnak a mikrobiális enzimekre, egy nap segíthet a kutatókban meghatározni a legjobb étrendet minden ember és személyes mikrobioma számára.

Van még: állatokban, növényekben és talajban a csapat hasonló enzimeket fedezett fel, amelyek nagy képességekkel bírnak. Vannak, akik rákellenes molekulákat termelnek, míg mások lebontják az ipari hulladékból megmaradt vegyszereket.

"Sokkal nagyobb út lett a végén" - mondta Vayu Maini Rekdal, a cikk első szerzője és Ph.D. jelölt a Molekulák, Sejtek és Szervezetek programban a Bölcsészettudományi Doktori Iskolában. "Amit az emberi bélben tanulmányozunk, nagyon fontos az emberi egészség és a betegségek szempontjából, valamint a mikrobák és az emberi test közötti kölcsönhatás megértése szempontjából, de kiemelheti ezeket a tágabb témákat is, amelyek relevánsak az ökoszisztémák és a különböző mikrobiális közösségek között."

A tanulmány elsöprő eredményei egy kérdésből adódtak: Miért eszik az emberi bélmikroba dopamint? Hónapok óta elemezve, hogy az Eggerthella lenta baktériumok hogyan hatnak egymással a neurotranszmitterrel, Balskus és csapata felfedezte az egyszerű választ: A dopamin fogyasztása elősegíti a növekedést. A molekula katekolcsoportjának módosításával a mikroba darwini lendületet kap. De a csapat is megtudott valami meglepő dolgot: Ez az enzim a dopamin feldolgozására szakosodott.

Az első szerző, Vayu Maini Rekdal és Emily Balskus professzor felfedezték a bakteriális enzimek új osztályát, amelyek segítenek az embereknek bizonyos élelmiszerekből származó egészségügyi előnyöket szerezni. Fotó: MCB Graphics

"Ez nagyon jó megállapítás, mert azt sugallja, hogy ez az enzim a dopamin metabolizálása céljából fejlődött ki" - egy tipikusan az agyhoz kapcsolódó vegyi anyag - mondta Maini Rekdal. Érdeklődve ő és laboratóriumi társai úgy döntöttek, hogy felkutatnak hasonló enzimeket, amelyek szintén módosítják a katekolcsoportokat. Az egyik csoport szerinte az embereknek egészségügyi előnyökkel jár, lebontva az olyan ételeket, mint a gránátalma, a csokoládé, a bogyók és a kávé, hogy felszabadítsák a polifenolokat, amelyek védhetnek bizonyos betegségek ellen és meghosszabbíthatják az életet.

Ezek az enzimek is specializálódtak. "Lehet, hogy egy nap kávét iszom, és a mikroba felismeri a kávéból a katekolt, bekapcsolja a megfelelő enzimet és ezt metabolizálja" - mondta Maini Rekdal. Ha abbahagyja a kávét, a baktériumok cserélhetnek egy kávéenzimet egy csokoládéra. Az enzimek fenntartása energiát igényel, így a megszűntek a kukába kerülnek. "Ez a fajta hangolás lehetővé tenné számukra, hogy a rendelkezésre állóaktól függően különböző dolgokon növekedjenek." Ennek ellenére ez azt jelenti, hogy megfelelő enzim nélkül néhány ember nem profitálhat az egészséget elősegítő polifenolokból.

Tavaly nyáron Maini Rekdal dopamint és kávéból, teából és csokoládéból származó vegyszereket ültetett különféle emlős székletmintákba annak megállapítására, hogy hasonló enzimek vannak-e. Teszik: Ugyanannak a kémiának a nyomait találta rókákban, kutyákban, patkányokban, alpákában, tengerimalacokban, sertésekben és farkasokban. "Az emberek és a farkasok nagyon eltérő életmódot folytatnak" - mondta. Az, hogy ez az enzim fajok között megtalálható, jelzi a mikrobiális élet széles körű értékét.

A csapat még hasonló enzimeket is talált a talajmikrobákban, ahol teljesen más célból végeznek kémia. Az egyik olyan molekulát állít elő, amely hatékony rákellenes kezelésként szolgál; Maini Rekdal feltételezése szerint a baktériumok ezt a molekulát kémiai hadviseléshez használják - támadják az ellenség mikrobáit. Egy másik hasonló enzimet használ a vegyi anyagok lebontására és a környező talaj megtisztítására, amely eszköz alkalmas lehet arra, hogy megszabadítsa a földet a mérgező szennyező anyagoktól.

A csapat számos további kapcsolódó enzimet azonosított - a talajban és az emberi bélben -, amelyek ezen új besorolás alá tartoznak. De még nem tudják, milyen értékes vagy káros célt szolgálnak. "Vizsgálatunk most megalapozza a katekol-dehidroxiláció kémiai mechanizmusainak és biológiai következményeinek további vizsgálatát az emberi testben és azon kívül is" - mondta Balskus.