Кишечные бактерии могут влиять на наши гены

Кишечная микрофлора (микробиота) – не просто пассивный потребитель пищи «с нашего стола». Кишечные микробы находятся в постоянном взаимодействии с человеческим телом и, в частности, с его генами

В новом исследовании было показано*, что вещества, которое выделяют «хорошие» кишечные бактерии, воздействует на хромосомы близлежащих клеток организма-хозяина. Это открытие помогает нам лучше понять связь рациона питания с развитием одной из тяжелых форм рака.

Группа ученых из Великобритании обнаружила в эпителиальных клетках толстой кишки аномальный уровень вещества, известного как эпигенетический «переключатель», то есть, способного включать или выключать те или иные гены. Более того, уровень этого вещества повышался еще и в другом органе: мозге.

Кротонилирование – процесс модификации генов, не связанный с изменением генетического кода, однако влияющий на экспрессию генов. Хорошо известным вариантом подобной модификации генов является метилирование. Но если метильная группа присоединяется к нуклеотидному основанию в составе ДНК цитозину, то кротонилированию подвергаются ацетильные группы гистонов – белков, обеспечивающих компактную укладку ДНК и участвующих в регуляции активности генов. Кротонилирование защищает ацетильные группы от удаления ферментом деацетилазой 2 (HDAC2), влияя таким образом на активность генов.

Ученые установили, каким образом кишечные бактерии стимулируют кротонилирование генов в клетках кишечного эпителия. Оказалось, посредниками в этом процессе выступают молекулы короткоцепочечных жирных кислот – продукты расщепления бактериями пищевых волокон, поступающих в кишечник с фруктами и овощами.

Были проанализированы ткани толстой кишки, мозга, печени, селезенки и почек. Высокий уровень кротонилирования гистонов был обнаружен только в мозге и толстой кишке. Пока такая «картина» не имеет объяснения.

Читайте также: Бактериальная микрофлора – еще один жизненно важный орган человека?

То что именно бактерии отвечают за модификацию гистонов, было доказано в следующем эксперименте: мышей кормили коктейлем из антибиотиков, который очистил их кишечник от микроорганизмов. Это привело к падению уровня, как короткоцепочечных жирных кислот, так и кротонилирования гистонов в клетках эпителия слизистой.

Зачем бактериям воздействовать на те или иные гены организма хозяин, пока не установлено. Но ученые полагают, что это воздействие может объяснять связь между диетой человека, в частности содержанием в ней пищевых волокон, и риском развития ряда болезней, например, рака прямой кишки. В связи с тем, что рак толстой кишки ежегодно уносит жизни примерно 770 тыс человек, открытие ученых приобретает особую важность.

Читайте также: Причины болезни Паркинсона кроются в кишечнике?

* Rachel Fellows, Jérémy Denizot, Claudia Stellato, Alessandro Cuomo, et al. (2018) Microbiota derived short chain fatty acids promote histone crotonylation in the colon through histone deacetylases // Nature Communications, Published online, 2018,  9, Article number: 105. doi:10.1038/s41467-017-02651-5