Mikrobit "ohjaavat" ihmisen geenejä

Suolistossa olevat bakteerit estävät DNA:n varastoinnista vastaavien entsyymien toimintaa.

Ihmiset ovat jo pitkään tienneet, että ruoansulatusmikrobeilla on suora vaikutus aineenvaihduntaan, immuunipuolustukseen ja epäsuora vaikutus aivotoimintaan. Ne todennäköisesti tekevät omia säätöjään geenirakenteisiin: jostain syystä jotkut geenit aktivoituvat, kun taas toiset estyvät. Miten bakteerit tekevät tämän?

Babrahamin yliopiston (Iso-Britannia) asiantuntijat väittävät, että ruoansulatusmikrobit muuttavat geeniaktiivisuutta käyttämällä lyhyitä rasvahappoja, kuten voihappoa. Nämä hapot estävät tiettyjen entsyymien, kuten histonideasytelaasien, toimintaa, jotka säätelevät ihmisen geenejä.

Hapot tekevät yhteistyötä muiden proteiinirakenteiden, joita kutsutaan histoneiksi, kanssa. Jälkimmäiset toimivat DNA:n "pitäjinä". Histonien vuorovaikutus DNA:n kanssa on jatkuvaa, mutta joissakin tapauksissa ne "pakkaavat" DNA:n liian tiukasti tai päinvastoin liian heikosti. Tämä vaikeuttaa geneettisen tiedon lukemista tietyllä molekyylilaitteella.

Histonien DNA:n "pakkaamisen" voimakkuus riippuu kemiallisista modifikaatioista. Jokaisessa solurakenteessa on useita entsyymejä, jotka merkitsevät histoneja tietyillä markkereilla, mikä pakottaa ne "pakkaamaan" DNA:ta vaihtelevalla tiheysasteella.

Näiden entsyymien joukossa ovat meille jo tutut histonideasytelaasit. Niiden tehtävänä on poistaa markkereita histoneista. Niiden toimivuus riippuu kuitenkin myös monista tekijöistä, kuten molekyylirakenteista, jotka kytkevät nämä entsyymit pois päältä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että suolistomikrobit voivat käyttää rasvahappoja yhden histonideasytelaasityypin kytkemiseen pois päältä. Tämän seurauksena histonit pysyvät edelleen "merkittyinä". "Merkittyjen" histonien ja DNA:n välinen sidos eroaa normaalien histonien välisestä sidoksesta – ne vaikuttavat geenien aktiivisuuteen eri tavalla.

Mihin tämä voi johtaa? Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että entsyymin korkea aktiivisuus lisää paksusuolen pahanlaatuisen kasvaimen kehittymisen riskiä: entsyymi vaikuttaa geenien aktiivisuuteen suoliston epiteelirakenteissa niin paljon, että jälkimmäiset muuttuvat ja muuttuvat pahanlaatuisiksi. Uudet jyrsijöillä tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että jos hiiret "puhdistetaan" suolistobakteereista, ne kokevat saman entsyymin aktiivisuuden merkittävän lisääntymisen. Tästä voimme päätellä, että suolistomikrobit suojaavat ihmistä paksusuolen pahanlaatuisilta prosesseilta. Vaikka tämä väite vaatii vielä vahvistusta muilla tutkimuksilla.

Yhteenvetona on todettava, että mikrobit syntetisoivat paljon enemmän tärkeitä lyhyitä rasvahappoja, jos ihminen syö enemmän kasviperäistä ruokaa (pääasiassa hedelmiä ja vihanneksia). Toisin sanoen, jotta ruoansulatusjärjestelmän mikro-organismit toimisivat laadukkaasti, ne tarvitsevat säännöllisesti kasviperäisiä tuotteita. Tämä väite voi olla lisäargumentti: on välttämätöntä syödä terveellistä ruokaa ja nauttia riittävästi hedelmiä ja vihanneksia.

Tutkimus on kuvattu yksityiskohtaisesti Nature Communications -lehdessä.