Бактерии кишечника человека питаются сложными растительными сахарами
Сложные углеводы являются важным источником питательных веществ, доступных микробам в нашем кишечнике, и бактерии имеют огромное количество ферментов, иногда более 300 различных типов, способных расщеплять их. Особый интерес для ученых из Университета Бирмингема и Университета Ньюкасла в недавнем исследовании представлял род желудочно-кишечных бактерий под названием Bacteroides. Эти микробы составляют самую значительную часть микробиоты кишечника человека и отлично переваривают углеводы, известные как растительные гликаны.
В своем исследовании ученые изучали путь, по которому бактерии расщепляют N-гликаны, которые представляют собой сахара, соединенные с белковыми молекулами растений. Поскольку растения составляют большую часть рациона человека, N-гликаны очень распространены в его кишечнике. Исследователи, результаты которых опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, использовали геномные данные бактерий, чтобы определить специфические ферменты, вырабатываемые ими, которые способны переваривать различные типы гликанов.
Используя этот новый подход к геномной ассоциации, исследователи смогли определить пять различных углеводно-активных ферментов, которые участвуют в расщеплении N-гликанов. Эта информация о ферментах, вырабатываемых микробами кишечника, позволит исследователям лучше понять, как управлять здоровьем кишечника, говорят авторы исследования. Кроме того, поскольку гликаны иногда ассоциируются с аллергией на пыльцу или растительные продукты, такие как соя, исследователи предполагают, что вновь выявленные ферменты, расщепляющие гликаны, могут быть использованы для того, чтобы сделать некоторые продукты или лекарства менее аллергенными.
"Микробиом кишечника - невероятно важная характеристика для здоровья человека, и это открытие позволит нам лучше понять микробиом", - говорит ведущий автор исследования доктор Люси Крауч из Института микробиологии и инфекций Бирмингемского университета. "Определив конкретные ферменты, которые эти микробы используют для переваривания пищи, мы сможем подумать о том, как в будущем разработать диету, способствующую здоровью кишечника и, как следствие, улучшению нашего общего состояния здоровья"
Исследователи утверждают, что одним из потенциальных применений ферментов, которые специально нацелены на N-гликаны, является производство фармацевтических белков из растений. Такие растения, как кукуруза, рис, табак, лен и клубника, уже используются для производства белков для использования в качестве антител ("плантител"), коллагена, вакцин и ферментов, но для того, чтобы уменьшить аллергенные свойства этих белков, прежде чем использовать их для лечения людей, было бы полезно удалить N-гликановые сахара из молекул белка.
Помимо того, что исследователи показали, как растительные N-гликаны разрушаются в кишечнике человека, они также обнаружили, что гликаны, связанные с белками насекомых, также разрушаются некоторыми из тех же ферментов. Это означает, что насекомые, включенные в рацион человека, также могут быть источником подходящих питательных веществ для микробов кишечника. Для некоторых популяций насекомые являются источником пищи на протяжении веков, они часто встречаются в рационе других приматов, а интерес к использованию белка насекомых в рационе человека растет по причинам экологической безопасности и устойчивости.
