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Nat Commun:科学家阐明肠道细菌可“控制”基因表达的分子机理

(yabo亚博网站20180122)肠道微生物是近几年非常火爆的研究方向之一。近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自英国Babraham研究所等机构的科学家们通过研究发现了肠道有益菌控制机体细胞基因表达的一种特殊方式,研究结果表明,来自细菌的化学信号能够改变人类基因组中关键化学标记的位置,通过以这种方式进行“交流”,细菌或许就能有效帮助机体抵御感染并且抑制癌症发生。


图片来源:Nature Communications

(DOI:10.1038/s41467-017-02651-5)


文章中,研究者Patrick Varga-Weisz等人通过研究肠道细菌通过消化水果和蔬菜产生的化学物质,是如何影响肠壁细胞(the cells of the gut lining)基因的。这些被称为短链脂肪酸(short chain fatty acids)的化学物质能够从细菌中移动到我们自己的细胞中,然后触发一系列改变基因活性以及最终影响细胞行为的过程。


图片来源:Babraham Institute


研究者指出,短链脂肪酸能够增加宿主机体化学标记的数量,这些名为crotonylations的标记也是研究人员最新才发现的,其是机体基因组表观遗传标记物的“附加物”;这种短链脂肪酸分子能够通过关闭名为HDAC2的蛋白功能来增加crotonylations标记的数量,因此crotonylations的改变就会通过开启或关闭基因的表达来改变基因的活性。


研究人员对肠道中缺失大部分细菌的小鼠进行研究,结果表明,相比正常小鼠而言,这些小鼠细胞中的HDAC2蛋白高于正常水平。其他研究人员也发现,HDAC2的增加与患结直肠癌的风险增加有关,这也就意味着,调节肠道细胞中的crotonylations对于有效抑制癌症发生至关重要,同时也强调了有益细菌和健康饮食在这个过程中的重要性。


文章第一作者Rachel Fellows表示,短链脂肪酸是肠道细胞的关键能量来源,如今我们通过研究发现其能改变基因组的crotonylations;crotonylations标记在很多细胞中都存在,而且在肠道细胞中尤为普遍,本文研究中研究者就通过鉴别HDAC2蛋白的新型角色来对此进行解释,随后研究人员还发现crotonylations参与到了多种癌症的发生过程之中,未来其或许能作为一种新型药物靶点来帮助开发治疗癌症等多种疾病的新型疗法。


最后研究者Patrick Varga-Weisz说道,我们的肠道是很多细菌的“家”,这些细菌能帮助机体消化诸如植物纤维等食物,其同事也能作为抵御有害细菌的屏障,同时还能“训练”机体免疫系统;然而这些细菌能通过影响细胞的功能来发挥作用;本文研究中研究人员就阐明了短链脂肪酸分子如何调节包装基因组的蛋白质的功能,从而实现影响基因活性的目的。


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