Bilim adamları fare organlarının ilk tam moleküler haritasını çizdiler: Organ bileşiminin% 20 -% 70'i mikroorganizmalara bağlıdır
Görüntü kaynağı @Visual China
Makale Akademik Başlıklar
Hepimizin bildiği gibi, her birimizde uyum içinde birçok bakteri, virüs ve diğer mikroorganizmalar vardır.
Bilim adamları bunu zaten biliyor Bu simbiyotik mikrobiyotalar, vücudumuzun sağlığını ve hastalık oluşumunu derinden etkiler. Flora ekolojisindeki dengesizliğin çeşitli derecelerde iltihaplı bağırsak hastalığı, bağışıklık sistemi hastalıkları ve hatta bilişsel bozukluklar ve diğer konakçı hastalıklarla ilişkili olduğu da kanıtlanmıştır.
Bununla birlikte, bu simbiyotik mikroorganizmalar, konağın çeşitli organlarını tam olarak nasıl etkiler? Ve bu kadar küçük mikroorganizmaların nasıl bu kadar büyük bir etkisi olabilir?
Nature dergisi bugün, San Diego'daki California Üniversitesi'ndeki araştırmacıların gişe rekorları kıran bir çalışmasını yayınladı. Bir farenin her bir organındaki tüm moleküllerin ilk haritasını çizerek, farklı organların mikroorganizmalardan ne ölçüde derinden etkilendiğini ortaya çıkarır.
Araştırmacılar, steril fare ve farelerin organlarının tüm moleküler haritalarını normal mikroorganizmalarla karşılaştırdılar ve şunu buldular: Normal kommensal floraya sahip farelerde, bağırsak kimyasal bileşiminin% 70'e kadarı bağırsak mikrobiyomu tarafından belirlenir Rahim veya beyin gibi bazı "derin" gömülü organlarda bile yaklaşık% 20 vardır. % Moleküller farklıdır.
Kağıt sayfasının ekran görüntüsü (Kaynak: Nature resmi web sitesi)
"İnsan genlerinin sağlığımızı ve davranışımızı nasıl etkilediğini sık sık duyarız. Bu nedenle, Vücudumuzdaki moleküllerin kendi genlerimiz tarafından değil, başka bir organizma tarafından üretildiğini düşünmek şok edici olabilir. Makalenin ilgili yazarı ve California Üniversitesi, San Diego, Skaggs Eczacılık Fakültesi ve Eczacılık Bilimleri Fakültesi'ndeki İşbirlikçi Kütle Spektrometresi İnovasyon Merkezi'nin profesörü ve yöneticisi olan Pieter Dorrestein.
değişiklik Ana bilgisayar bileşeni
Araştırmacılar, steril farelerin vücut "bileşenleri" ile normal mikroorganizmalar arasındaki farkı karşılaştırmak için, her bir fare organındaki inaktif molekülleri karakterize etmek için kütle spektrometresi adı verilen bir laboratuvar tekniği kullandılar. Ve GNPS veritabanındaki (Dorrestein ve işbirlikçileri tarafından geliştirilen kitle kaynaklı bir kütle spektrometrisi kaynak kitaplığı) referans yapısıyla karşılaştırarak, mümkün olduğunca çok sayıda molekülü tanımlayabilirler. Ayrıca bakterilerin belirlemesi için barkodlar olan belirli gen bölgelerini sıraladılar. Bu moleküllerle hangi mikroorganizmaların bir arada var olduğu.
Toplamda analiz ettiler 4 steril fare ve 4 normal mikrop faresi, 29 farklı organ ve 768 numuneden 96 parça nihayet mikrop içeren normal farelerde ve mikropsuz bir farede tüm moleküllerin bir haritasını çizin Vücuttaki tüm moleküllerin haritası.
Harita karşılaştırıldığında, bağırsak mikroplu farelerin% 70'inin bağırsak mikrobiyomları tarafından belirlendiği bulundu. Rahim veya beyinde bile moleküllerin yaklaşık% 20'si farklıdır.
Bu, projede çizilen fare organlarının eksiksiz bir moleküler haritasıdır.Her küçük daire bir molekülü temsil eder ve kimyasal benzerliğe göre onları birbirine bağlar. Dairelerin rengi, steril farelerde mi yoksa mikroorganizmalı normal farelerde mi bulunacağına bağlıdır. Pembe, her ikisinin de bulunduğu anlamına gelir, yeşil, yalnızca mikroorganizmalı farelerde bulunan anlamına gelir ve mavi, yalnızca steril farelerde bulunan anlamına gelir. Resim kaynağı: California Üniversitesi, San Diego
Araştırmacılar şaşırtıcı bir örnek verdi, Normal mikrobiyotalı farelerde önceden bilinmeyen safra asitleri buldular, ancak steril farelerde bulamadılar, bu da simbiyotik mikroorganizmaların varlığının farelerde ve insanlarda safra asitlerinin yapısını kontrol edebileceği anlamına geliyor. .
Hepimizin bildiği gibi, safra asitleri esas olarak farelerin veya insanların karaciğeri tarafından üretilirler.Yağların sindirilmesine yardımcı olurlar.Aynı zamanda vücutta bilgi aktarımını da gerçekleştirebilirler.Normal şartlar altında, konakçı karaciğerdeki enzimler safra asitlerine amino asitler eklerler. Özellikle glisin ve taurin. Bununla birlikte, normal bir mikrobiyal topluluğa sahip farelerde, araştırma ekibi, mikropların safra asitlerini diğer amino asitlerle (fenilalanin, tirozin ve lösin) etiketlediğini buldu.
Araştırmacılar şöyle dedi: Safra asitleri gibi moleküler yapıları değiştirirken, hücrelerin birbirleriyle iletişim kurma şeklini ve belirli bir süre içinde hangi genlerin "açıldığını" veya "kapatıldığını" değiştirebilir, bu da vücut fonksiyonlarının ve hastalıklarının gelişimini etkileyebilir. büyük bir etki yaratın.
Gazetenin baş yazarlarından Michigan Eyalet Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Robert Quinn şunları söyledi: "Geçtiğimiz 170 yılda, safra asitleri üzerine 42.000'den fazla araştırma makalesi yayınlandı, ancak bu fenomen göz ardı edildi. "
etkiler İnsan geni ifadesi
Araştırmacılar, bu mikrobiyal olarak değiştirilmiş safra asidinin insanlarda da bulunup bulunmadığına dair meraktan dolayı, kendi icat ettikleri bir araç kullandılar: Kütle spektrometresi analizi için 1004 halka açık örnek veri setini aramak için Kütle Spektrometresi Arama Aracı. .
Ayrıca American Gut Project'e gönderilen yaklaşık 3.000 dışkı örneğini analiz etmek için kütle spektrometresi kullandılar. Amerikan Bağırsak Projesi, California Üniversitesi, San Diego'nun büyük ölçekli bir vatandaş bilim projesidir.
Sonunda, araştırmacılar şunu buldu: Farelerde gözlemlenen benzersiz mikrobiyal olarak modifiye edilmiş safra asitleri, veri setindeki insan örneklerinin% 25,3'üne kadar mevcuttur. Bu yeni safra asitleri, bebeklerde ve iltihaplı bağırsak hastalığı veya kistik fibrozlu hastalarda daha fazladır.
Mikrobiyal modifiye safra asitleri (Kaynak: Nature)
Safra asitlerinin bağırsaktan vücudun diğer bölgelerine bilgi iletme yollarından biri, farnesoid X adı verilen özel bir bağırsak reseptörüdür. Safra asitleri reseptörlere bağlanır ve onları aktive eder ve ardından daha fazla safra asidi yapmaktan sorumlu genleri inhibe eder. Reseptörler ayrıca, karaciğerdeki trigliserit düzeylerini ve bağırsaktaki vücut sıvısı düzenlemesini düzenlemeye yardımcı olarak, onları karaciğer hastalığı ve obezitede önemli bir rol oynar. Halen geliştirilmekte olan çeşitli karaciğer hastalığı ilaçları da farnesoid X reseptörlerini aktive ederek tedavi edilmektedir.
Bulgularını daha fazla doğrulamak için, Araştırmacılar ayrıca, mikrobiyal olarak modifiye edilmiş safra asitlerinin, farnezoid X reseptörlerini laboratuvarda yetiştirilen fare ve insan hücrelerinde güçlü bir şekilde uyarabildiğini ve böylelikle karaciğerde safra asidi üretimi ile ilgili genlerin ekspresyonunu azalttığını keşfettiler.
Araştırmacılar, çalışmanın mikroorganizmaların karaciğer gibi diğer hastalıklara yol açma ve farnesoid X reseptörlerini hedefleyen ilaçlar gibi ilaçların aktivitesini etkilemedeki rolü hakkında birçok soru ortaya çıkardığına inanıyor.
Dorrestein şunları söyledi: " Bu araştırma, mikroorganizmaların insan genlerinin ifadesini nasıl etkilediğine dair net kanıtlar sağlar. Ancak bunun olası sonuçlarını veya insan sağlığını iyileştirmek için nasıl müdahale edebileceğimizi hâlâ bilmiyoruz. "
İkinci genom
İnsan vücudunda, insanların derisinde, cinsel organlarında, ağız boşluğunda, özellikle bağırsaklarda yaşayan trilyonlarca bakteri ve diğer mikroorganizmalar vardır. Tahmin ediliyor ki İnsan bağırsağındaki mikroorganizma sayısı yaklaşık 100 trilyondur, bu da insan vücudundaki toplam hücre sayısının 10 katından fazladır. Nesneler ayrıca insan vücudunun "ikinci genomu" olarak adlandırılır.
İnsan vücudunun en büyük ve en karmaşık mikro ekosistemi olarak, bağırsak mikroplarının kendileri ve metabolitleri sadece insan sağlığını düzenlemekle kalmaz, aynı zamanda diyet ve konakçı arasında bir köprü olarak önemli bir rol oynar. Nobel Ödülü sahibi Joshua Lederberg'in belirttiği gibi, İnsan vücudu ve insan vücudu simbiyotik mikroorganizmalar bir süper organizma (süperorganizma) oluşturur. .
Gen dizileme teknolojisinin sürekli olgunlaşmasıyla, insan vücudunda giderek daha fazla mikrobiyolojik çalışma vardır. Örneğin, Ulusal Sağlık Enstitüleri, AB'nin İnsan Metagenomik Yedinci Çerçeve Projesi'nin bir alt projesi olan beş yıllık bir insan mikrobiyomu projesini başlatmıştır. Bağırsak metagenomik projesi ve diğer sistematik çalışmalar, insan mikroplarının gizemli örtüsünü ortaya çıkarıyor.
İnsan vücudunun ikinci genomu olan bilim insanları, insan mikropları ile insan sağlığı arasındaki yakın ilişkiyi keşfettiler. Örneğin, İnsan mikroorganizmaları üzerinde yapılan araştırmalar, bağırsak hastalıklarının yanı sıra bağırsak florasının yapısındaki değişiklik ve dengesizliklerin de diyabet ve obezite ve hatta kanser gibi birçok kronik sistemik metabolik hastalıkla yakından ilişkili olduğunu bulmuştur.
Günümüzde, araştırmaların sürekli derinleşmesiyle birlikte bilim adamları, insan mikroorganizmalarının insan varoluşunda hayati bir rol oynadığını fark ettiler.Aynı zamanda, giderek daha fazla keşif, bilim adamlarının bu alanda hala çok fazla bilinmeyen olduğunu fark etmelerine neden oldu. İnsanlar ve simbiyotik mikroorganizmalar arasındaki sır, bilimsel bir hazine gibidir ve daha fazla bilim insanının adım adım kazmasını beklemektedir.
Orijinal Nature makalesine bağlantı:
https://nature.com/articles/s41586-020-2047-9
Referans malzemeleri:
https://www.eurekalert.org/emb_releases/2020-02/uoc--hrm022420.php
