En el sistema intestinal humano, una comunidad compleja de microorganismos, el microbioma intestinal, metaboliza los componentes de los alimentos que no se han digerido fácilmente. Sin embargo, también se producen procesos de degradación microbiana en el colon que pueden tener efectos negativos en el huésped humano.
En el equipo de investigación Microbial Ecology, dirigido por el biólogo Dr. David Schleheck, se descubrió una enzima clave en cooperación con la Universidad de Harvard EE. UU.. Esta enzima está involucrada en la degradación del sustrato taurina, que es abundante en el colon, porla bacteria intestinal Bilophila wadsworthia . Este proceso genera sulfuro de hidrógeno tóxico. Se cree que el aumento de la producción de sulfuro de hidrógeno está asociado con una mayor permeabilidad de la barrera intestinal, mayor susceptibilidad a infecciones y cáncer de colon. Además, Bilophila wadsworthia puede actuar como patógeno, por ejemplo en la apendicitis. Los resultados se publicaron en la edición actual de la Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
La taurina se introduce en el sistema digestivo humano principalmente a través de una dieta alta en grasas, pero también a través de la carne. Una dieta alta en grasas conduce a una mayor producción de ácidos biliares, uno de los cuales es el taurocolato, que favorece la digestión de las grasas.intestino grueso, sin embargo, el Bilophila las bacterias degradan el taurocolato a taurina y usan la taurina para la generación de energía anaeróbica en ausencia de oxígeno atmosférico, produciendo el ácido sulfhídrico tóxico. Este tipo especial de metabolismo energético por Bilophila , el organismo "amante de los ácidos biliares", ya había sido descrito hace 20 años por el grupo de investigación del biólogo Profesor Alasdair Cook de la Universidad de Konstanz. En esta vía, un grupo de taurina que contiene azufre se separa y se reduceal sulfuro de hidrógeno. Sin embargo, hasta el día de hoy se desconocía qué enzima en el estrictamente anaeróbico Bilophila la bacteria es responsable de esta división. El descubrimiento de una nueva enzima radical glicilo ha permitido al equipo de investigación de David Schleheck cerrar esta brecha de conocimiento.
Esta enzima se identificó por primera vez en el Centro de proteómica de la Universidad de Konstanz. Mediante un análisis de proteoma total, los investigadores compilaron una lista completa de las proteínas presentes en las células bacterianas durante el crecimiento con taurina. "La enzima radical glicilo se produce en cantidades muy grandes durante el crecimiento con taurina, pero no durante el crecimiento con sustratos de referencia ", informa David Schleheck, cuyo equipo de investigación está financiado por el Programa Heisenberg de la Fundación Alemana de Investigación DFG." Esta función enzimática síencajar exactamente en la brecha de nuestra comprensión de Bilophila vía de degradación de la taurina. Por lo tanto, hemos descubierto una nueva enzima que puede catalizar la escisión de tales grupos que contienen azufre ", explica David Schleheck.
Un factor crucial es que la enzima es extremadamente sensible al oxígeno. Esto significa que solo puede reaccionar en condiciones estrictamente anóxicas, es decir, en un entorno estrictamente libre de oxígeno y, por lo tanto, solo puede examinarse en el laboratorio bajocondiciones estrictamente anóxicas. La bióloga y coautora Karin Denger, que ya había sido miembro del equipo de Cook: "En aquel entonces, habíamos descubierto vías de degradación de la taurina similares en una amplia gama de otras bacterias. Pero en ese momento nodate cuenta de que el camino en Bilophila las bacterias son tan diferentes ".
David Schleheck, la coautora Anna Burrichter y Karin Denger, que ahora es miembro del equipo de investigación colaborador del profesor químico Spiteller en la Universidad de Konstanz, también pudieron ganar dos especialistas en enzimas radicales de glicilo de la Universidad de Harvard como colaboraciónsocios para su estudio, la profesora Emily Balskus y el Dr. Spencer Peck, cuyo trabajo fue financiado por la Fundación Bill y Melinda Gates. Pudieron producir el Bilophila enzima también de forma recombinante en Escherichia coli, purificarla y, sobre todo, reactivar posteriormente el sistema enzimático y así confirmar su función enzimática. "Con esta metodología, en el futuro podremos trabajar en enzimas de escisión del grupo azufre similares,ya que hemos encontrado una gran cantidad de estas enzimas en muchas bacterias intestinales importantes, pero las funciones de estas enzimas aún se desconocen por completo ", dice David Schleheck.
Aparte de sus efectos dañinos, la formación de sulfuro de hidrógeno en el intestino también podría ser beneficiosa para la salud humana, al menos en concentraciones mucho más bajas, ya que el sulfuro de hidrógeno también puede actuar como un compuesto de señalización en humanos ". La estudiante de doctorado Anna Burrichter describió recientemente elproducción bacteriana de sulfuro de hidrógeno a partir de un componente de la dieta vegetal, a partir de sulfoquinovose ", dice David Schleheck," mientras que ahora pudimos dilucidar la formación bacteriana de sulfuro de hidrógeno a partir de los sustratos taurocolato y taurina. Para una mejor comprensión de la simbiosis complejadel microbioma intestinal y del huésped humano, y del papel del sulfuro de hidrógeno, es importante conocer todas las vías que pueden conducir a la producción de sulfuro de hidrógeno, particularmente en dependencia de las condiciones dietéticas del huésped ". Como señala David Schleheck,En su grupo ya se están estudiando otras vías de degradación bacteriana intestinal.
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Materiales proporcionado por Universidad de Konstanz . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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