Исследования, проведенные в Медицинской школе Мичиганского университета, Лаборатории структурной биологии Йоркского университета, а также в учреждениях Канады и Швеции, начали раскрывать, как наши кишечные бактерии метаболизируют сложные пищевые углеводы, содержащиеся во фруктах и ??овощах.Триллионы бактерий живут в кишечнике человека — в организме среднего человека бактериальных клеток примерно в десять раз больше, чем человеческих.
Эти бактерии, известные как «микробиота», играют жизненно важную роль в здоровье человека: они играют центральную роль в нашем метаболизме и благополучии.Исследовательская группа обнаружила, как одна группа кишечных бактерий, известных как Bacteroidetes, переваривает сложные сахара, известные как ксилоглюканы. Они составляют до 25 процентов сухого веса диетических фруктов и овощей, включая салат, лук, баклажаны и помидоры.
В недавнем выпуске журнала Nature исследователи сообщили об особой последовательности гена, которая позволяет Bacteroidetes выполнять эту функцию. Они показывают, что около 92 процентов населения являются носителями бактерий с вариантом последовательности гена, согласно обзору общедоступных данных о геноме 250 взрослых людей.Понимание того, как эти бактерии переваривают сложные углеводы, позволяет исследовать широкий круг вопросов, связанных с питанием. К ним относятся пробиотики (потребление «полезных» микроорганизмов в качестве пищевой добавки) и пребиотики (потребление продуктов питания или добавок, предназначенных для стимуляции производства здоровых бактерий в кишечнике).
«В течение долгого времени было признано, что наши симбиотические кишечные бактерии предоставляют нам значительно расширенные возможности по перевариванию пищевых волокон. Однако точные детали того, как это происходит, остаются в значительной степени неизученными», — говорит соавтор-корреспондент Эрик Мартенс, доктор философии. , доцент кафедры микробиологии Иммунология в Медицинской школе U-M. Мартенс участвует в Инициативе по микробиому хозяина, являющейся частью Инициативы стратегических исследований Медицинской школы UM.Крупномасштабные усилия по секвенированию генома, такие как проект «Микробиом человека», были сосредоточены на сообществе микроорганизмов, обитающих в кишечнике человека.
Но эти подходы могут раскрыть только те функции, которые уже были экспериментально описаны, а многое из того, что упорядочено, до сих пор неизвестно.«В этом исследовании мы применили эмпирический подход к расшифровке того, как одна модельная кишечная бактерия переваривает один тип клетчатки, которой много в пищевых продуктах, которые мы едим. Впоследствии мы смогли вписать наши выводы в гораздо более широкую картину благодаря существующим данным, которые проект «Микробиом человека» уже собрал. Это действительно пример синергии между отдельными подходами, которые в конечном итоге помогают нам увидеть общую картину ».
Мартенс работал с исследователями из Университета Британской Колумбии, Канада, Королевского технологического института, Швеция, и Лаборатории структурной биологии Йоркского университета, чтобы провести подробные структурные и механистические исследования точного функционирования определенных ферментов. Эта работа пролила дополнительный свет на то, какие организмы могут и не могут переваривать определенные фрукты и овощи, и как и почему «хорошие бактерии» делают то, что они делают.Профессор Гидеон Дэвис, руководивший исследованием в Йоркском университете, говорит: «Несмотря на нашу всеядность, люди недостаточно приспособлены для употребления сложных растительных веществ; для этого мы полагаемся на наши кишечные бактерии. Эта работа помогает нам понять науку. этого процесса.
«Возможные последствия для торговли и промышленности выходят за рамки области питания человека, однако. Изучение того, как ферменты расщепляют растительные вещества, также имеет прямое отношение к разработке процессов экологически безопасных энергетических решений, таких как биотопливо».
Примечание редактора: см. Пресс-релиз Йоркского университета по адресу http://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2014/research/dietary-fibre/