Обнаружен новый фермент в кишечных бактериях
Исследовательская группа под руководством биолога доктора Давида Шлехека сообщает об открытии ключевого фермента, участвующего в метаболизме кишечной бактерии Bilophila wadsworthia. Этот фермент расщепляет таурин, в изобилии присутствующий в толстой кишке, с образованием токсичного сероводорода (H2S). Повышенное производство H2S связывают с увеличением проницаемости кишечного барьера и повышенной восприимчивостью к инфекциям и раку толстой кишки. Кроме того, Bilophila wadsworthia может выступать патогеном, например, при аппендиците. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Источник таурина и механизм его превращения
Таурин попадает в пищеварительную систему человека в основном с пищей с высоким содержанием жиров и мяса. Такая диета увеличивает выработку желчных кислот, одной из которых является таурохолат. В толстом кишечнике бактерии Bilophila расщепляют таурохолат до таурина и используют его для анаэробного получения энергии, производя H2S.
Открытие нового фермента
Этот особый тип энергетического метаболизма был впервые описан 20 лет назад, но фермент, ответственный за отщепление серосодержащей группы от таурина, оставался неизвестным. С помощью полного протеомного анализа в Протеомном центре Университета Констанца исследователи обнаружили, что при росте на таурине бактериальные клетки производят в больших количествах неизвестный глицил-радикальный фермент.
«Мы обнаружили новый фермент, который может катализировать расщепление таких серосодержащих групп», — объясняет Давид Шлехек.
Особенности фермента и сотрудничество
Фермент чрезвычайно кислород-чувствителен и активен только в строго бескислородных (анаэробных) условиях. Для подтверждения его функции исследователи из Констанца привлекли специалистов по глицил-радикальным ферментам из Гарвардского университета, профессора Эмили Балскус и доктора Спенсера Пека. Им удалось рекомбинантно произвести фермент в Escherichia coli, очистить его и реактивировать ферментную систему.
«С помощью этой методологии мы сможем в будущем работать с подобными серо-расщепляющими ферментами, поскольку мы обнаружили большое количество таких ферментов у многих важных кишечных бактерий, хотя их функции до сих пор совершенно неизвестны», — говорит Давид Шлехек.
Значение открытия
Образование H2S в кишечнике может иметь как вредные, так и потенциально полезные эффекты (в низких концентрациях H2S служит сигнальной молекулой). Для понимания сложного симбиоза кишечного микробиома и человека, а также роли H2S, важно знать все пути его образования, особенно в зависимости от диеты хозяина.
«Докторант Анна Буррихтер недавно описала бактериальное производство H2S из компонента растительной диеты — сульфохиновозы, — говорит Давид Шлехек, — а теперь мы смогли выяснить бактериальное образование H2S из субстратов таурохолата и таурина».