Атомная структура бактериальных ферментов, помогающих пищеварению человека

Исследователи из Университета Ватерлоо (Онтарио, Канада) изучили два фермента, продуцируемых бактериями кишечника человека, определив их биологическую активность и молекулярную структуру. Эта работа проливает новый свет на механизмы переваривания крахмала — основного компонента рациона человека, содержащегося в картофеле, пшенице и рисе.

Крахмал является главным источником пищевой глюкозы — основного топлива для организма. Физиология его переваривания играет ключевую роль в развитии заболеваний пищеварения, печени, пищевых непереносимостей, диабета и ожирения.

В последние годы стала очевидна важная роль микробиома кишечника — сообщества «полезных» бактерий. Их ферменты расщепляют молекулы крахмала на мелкие компоненты, такие как глюкоза, которые затем всасываются в кровь. Состав микробиома напрямую влияет на здоровье: эксперименты на мышах показали, что его изменение может приводить к набору или потере веса.

Команда под руководством Дэвида Роуза изучает молекулярные механизмы работы отдельных ферментов, входящих в состав систем утилизации крахмала — одного из двух основных комплексов микробиома, ответственных за расщепление крахмала.

На встрече Американской кристаллографической ассоциации (ACA) в 2015 году аспирантка Марсия Шоде представит данные о биохимической активности и кристаллические структуры двух белков — ферментов семейства GH31, участвующих в расщеплении крахмала в рамках этих систем.

«На основе полученных структур мы можем делать прогнозы о специфичности [ферментов]. Такая структурная информация может раскрыть тонкие детали физиологии, которые иначе остались бы скрытыми», — отметил Роуз.

Это важно, поскольку определение ключевых ферментов, ответственных за связывание и переваривание крахмала, открывает путь к разработке лекарств для тонкой регуляции их активности. Такие препараты могли бы помочь контролировать уровень глюкозы в крови и лечить заболевания, связанные с этим физиологическим процессом.