Учёные раскрыли механизм переваривания морских водорослей

Морские водоросли могут стать добавкой к рациону крупного рогатого скота, несмотря на удалённость прерий от побережья.

«Морские водоросли — это невероятная возможность. Это устойчивое сырьё. Они быстро растут, не требуют пахотных земель или пресной воды», — говорит Уэйд Эбботт, научный сотрудник Исследовательского и развивающего центра в Летбридже (Agriculture and Agi-Food Canada).

Если больше кормов для скота будет производиться из водорослей, меньше придётся выращивать традиционных культур, таких как кукуруза.

«Они богаты микроэлементами. В них нет лигнинов, поэтому они легко усваиваются. Список можно продолжать», — отмечает Эбботт.

Эбботт и Алисдейр Борастон, профессор биохимии и микробиологии Университета Виктории, возглавили команду учёных, чтобы выяснить, как именно высвобождаются сахара из красных водорослей при расщеплении в кишечнике человека.

Исследование кишечного микробиома человека и его способности использовать сахара водорослей в симбиозе с хозяином открывает потенциал для расширения ограниченного на сегодня применения продуктов из водорослей в животноводстве.

«Мы хотели бы использовать редкие сахара, такие как гликаны водорослей, в животноводстве, чтобы стимулировать рост бактерий с очень специфическим метаболизмом. Поскольку очень немногие бактерии могут переваривать агарозу или полисахариды водорослей, возможно, мы сможем использовать полисахариды водорослей для селекции бактерий с полезными свойствами, чтобы попытаться сформировать структуру сообщества бактерий, живущих в кишечнике скота», — пояснил Эбботт.

Учёные исследовали, как сахара водорослей расщепляются, изучая молекулярные структуры и функции белков кишечной бактерии человека, способной переваривать агарозу — полисахарид красных водорослей.

С помощью кристаллографии на канадском источнике синхротронного излучения (Canadian Light Source) они определили структуры четырёх различных ферментов, переваривающих агарозу.

«Эти результаты способствуют растущей смене парадигмы в нашем понимании того, как дистальный микробиом кишечника адаптируется к химическому разнообразию неперевариваемых пищевых углеводов», — говорится в их статье «Molecular basis of an agarose metabolic pathway acquired by a human intestinal symbiont», опубликованной весной в Nature Communications.

Бактерии, расщепляющие красные водоросли, распространены не повсеместно, а в основном в кишечнике жителей Азии и некоторых частей Северной Европы и Америки, чьи предки жили на побережьях, где водоросли входили в рацион.

«Моя роль в этом проекте заключалась в том, чтобы глубоко изучить, как ферменты выполняют свою работу», — сказал Борастон.

Подобные исследования открывают возможность направленного изменения состава микробиома.

«Если у вас есть определённая пробиотическая бактерия, которую вы пытаетесь отобрать и сохранить в микробиоме, вы могли бы использовать что-то вроде метаболизма агарозы в рационе, чтобы сохранить эту полезную бактерию как часть микробиома».

Несколько видов красных водорослей, процветающих на побережьях Тихоокеанского Северо-Запада, создают потенциал для многомиллионной индустрии, направленной на улучшение здоровья животных или человека.

«У нас есть возможность в Канаде расширить эту отрасль. Если посмотреть на страны Азии, это огромная индустрия, и они экспортируют много продуктов из водорослей, которые потребляются во всём мире. Это определённо то, о чём люди думают недостаточно, но если учесть наши береговые линии, это возможность использовать их», — заключил Эбботт.