改变DNA的新方法,绕过了肠道细菌影响健康

我们的肠道微生物帮助我们每天通过处理我们不能消化的纤维。细菌发酵纤维进入关键的化学物质称为短链脂肪酸,或SCFAs对人类健康至关重要。SCFAs对抗炎症,帮助杀死有害细菌,保护肠道粘膜,甚至可以帮助预防癌症。

在一项新的研究中,约翰·Denu在威斯康星大学麦迪逊分校的实验室发现研究所获悉,脂肪酸丁酸和丙酸也激活p300,一个至关重要的人类酶促进DNA的展现。这种解除DNA允许更多的基因变得活跃和表达,最终影响人类健康。

之前的研究已经表明,SCFAs可能有助于这一过程而不是通过抑制一组不同的酶。

这种新理解diet-dependent方式打开激活p300的可能性甚至独立于微生物。知道如何目标p300是至关重要的,因为它是与各种生理过程和疾病,如丙酸血症、自闭症谱系障碍,阿尔茨海默氏症。

“知道丁酸和丙酸直接与这个蛋白质开辟了很多新的研究领域,我们甚至没想看,因为我们认为它比它实际上发生了相反的方向,”悉尼Thomas说Denu实验室研究生和研究报告的合著者。

教授托马斯和Denu生物分子化学,他们的研究结果发表在《华尔街日报》10月22日eLife。

小鼠的早期研究表明,SCFAs微生物之间的关键环节和表观遗传——修改任何给定基因DNA影响活跃。这些表观遗传修饰允许不同细胞使用相同的DNA指令来执行不同的任务,会影响健康。

控制细胞使用的一个关键机制是组织DNA只可以访问它的某些部分的工作。要做到这一点,细胞DNA缠绕组蛋白的蛋白质,像线轴的DNA线程。修改组蛋白改变DNA缠绕在他们的可访问性,并最终改变细胞DNA的一部分使用。

小鼠模型的工作曾把它不清楚细胞如何感知SCFAs,通过改变组蛋白控制基因表达的反应。为了解决这些突出问题,托马斯和直接与SCFAs Denu治疗几个人类细胞系,绕过了更复杂的老鼠实验。

添加丙酸和丁酸盐细胞导致细胞的组蛋白快速变化。当他们看着化合物如何完成这些变化,研究团队发现p300的脂肪酸释放刹车,它修改了组蛋白的方式打开使用DNA的细胞。

这些研究结果很大程度上复制的结果之前鼠标工作,表明细胞是一个有效的更简单的系统来测试如何SCFAs改变宿主的表观基因组的细菌。

“我们现在希望,我们有一个更好的理解SCFAs如何工作(和)可以使用这些知识来创建更好的药物和更深入的了解微生物与宿主相互作用,”托马斯说。

几十年来,教科书教条认为,丁酸和丙酸改变染色质通过抑制组蛋白脱乙酰酶的酶。但新发现脂肪酸而不是工作通过激活p300-call这种旧模式的问题。

“科学是最令人震惊的,当你发现一些意想不到的,当结果挑战长久以来的信仰。这项工作检查这两个盒子,”Denu补充道。