Neuartiges Enzym entdeckt, im Darm Bakterien
Im menschlichen Darm-system, eine komplexe Gemeinschaft von Mikroorganismen, die Darm-mikrobiom, metabolisiert Lebensmittel-Komponenten, die nicht leicht verdaut. Es gibt jedoch auch mikrobielle Abbauprozesse auftreten in den Doppelpunkt, der möglicherweise negativen Auswirkungen auf den menschlichen Wirt.
In der Forschungsgruppe Mikrobielle Ökologie unter der Leitung von Biologe Dr. David Schleheck, ein Schlüssel-Enzym entdeckt, in Zusammenarbeit mit der Harvard University (USA). Dieses Enzym ist involviert in den Abbau des Substrats Taurin, das ist reichlich im Dickdarm von der Darm-Bakterium Bilophila wadsworthia. Dabei entsteht giftiger Schwefelwasserstoff. Erhöhte Schwefelwasserstoff-Produktion gedacht ist, dass Sie im Zusammenhang mit einem erhöhten Durchlässigkeit der intestinalen Barriere, höhere Anfälligkeit für Infektionen und Darmkrebs. Außerdem, Bilophila wadsworthia , kann als ein Erreger, zum Beispiel in der Appendizitis. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in der aktuellen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences.
Taurin ist eingeführt in den menschlichen Verdauungssystem vor allem durch eine hoch-Fett-Diät, aber auch durch Fleisch. Eine fettreiche Ernährung führt zu einer erhöhten Produktion von Gallensäuren, von denen taurocholate, unterstützt die Verdauung von Fetten. Im Dickdarm, aber die Bilophila Bakterien bauen die taurocholate zu Taurin, und verwenden Sie das Taurin für die anaerobe Energiegewinnung in Abwesenheit von atmosphärischem Sauerstoff, produzieren die giftige Schwefelwasserstoff. Diese Besondere Art der Energie-Stoffwechsel von Bilophila, die „Galle-Säure liebende“ Organismus schon beschrieben, die vor 20 Jahren durch die Arbeitsgruppe des Biologen Professor Alasdair Cook an der Universität Konstanz. In diesem Weg, eine Schwefel-haltige Gruppe von Taurin wird abgespalten und zu Schwefelwasserstoff reduziert. Doch bis heute war unklar, welches Enzym in der strikt anaeroben Bilophila Bakterien ist verantwortlich für diese Spaltung. Die Entdeckung eines neuartigen glycyl-radikal-Enzym hat nun aktiviert David Schleheck Forscherteam um diese Wissenslücken zu schließen.
Dieses Enzym wurde erstmals identifiziert bei der Proteom-Zentrum der Universität Konstanz. Durch eine Gesamt-Proteom-Analyse, die Forscher zusammengestellt, eine vollständige Liste der Proteine, die in die bakteriellen Zellen während des Wachstums mit Taurin. „Wir haben festgestellt, dass ein unbekannter glycyl-radikal-Enzym produziert wird in sehr großen Mengen während des Wachstums mit Taurin, aber nicht während des Wachstums mit Referenz-Substrate“, berichtet David Schleheck, deren research-team wird gefördert durch das Heisenberg-Programm der deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). „Dieses Enzym-Funktion hat, passen genau in die Lücke, die unser Verständnis der Bilophila Taurin abbauweg. Damit haben wir entdeckt, ein neuartiges Enzym, kann das anstoßen einer Spaltung solcher Schwefel-haltige Gruppen,“ erklärt David Schleheck.
Ein entscheidender Faktor ist, dass das Enzym ist extrem Sauerstoff-empfindlich. Dies bedeutet, dass Sie reagieren können, nur unter strikt anoxischen Bedingungen, das heißt, ausschließlich in einer Sauerstoff-freie Umgebung, und daher kann es nur im Labor untersucht, unter solchen strikt anoxischen Bedingungen. Biologin und co-Autorin Karin Denger, der bereits ein Mitglied der Koch-team: „wir haben damals entdeckt hatte, ähnlich wie Taurin abbauwege in einer Vielzahl von anderen Bakterien. Aber damals hatten wir nicht erkennen, dass der Weg in Bilophila Bakterien ist so anders.“
David Schleheck, co-Autorin Anna Burrichter und Karin Denger, wer ist jetzt ein Mitglied der Mitwirkenden Forscherteam um den Chemiker Professor Spiteller an der Universität Konstanz, auch in der Lage waren zu gewinnen, zwei Spezialisten für glycyl-radical Enzyme von der Harvard-Universität als Kooperationspartner für Ihre Studie, Professor Emily Balskus und Dr. Spencer Scott Peck, dessen Arbeit wurde finanziert durch den Bill & Melinda-Gates-Stiftung. Sie waren in der Lage zu produzieren, die Bilophila Enzym auch rekombinant in Escherichia coli, reinigen es und vor allem anschließend wieder zu aktivieren das Enzym-system und bestätigen damit seine enzymfunktion. „Mit dieser Methodik sind wir in der Lage zu arbeiten auf ähnliche Schwefel-Gruppe abspalten Enzyme in die Zukunft, da wir gefunden haben, eine große Anzahl solcher Enzyme in vielen wichtigen Darm-Bakterien, aber die Funktionen dieser Enzyme sind noch völlig unbekannt“, so David Schleheck.
Abgesehen von seiner schädlichen Wirkung, Schwefelwasserstoff-Bildung im Darm könnte auch nützlich sein für die menschliche Gesundheit, zumindest bei viel geringeren Konzentrationen, da Schwefelwasserstoff kann auch als melde-Verbindung im Menschen. „Die Doktorandin Anna Burrichter kürzlich beschrieben, die bakterielle Produktion von Schwefelwasserstoff aus einem Bestandteil der pflanzlichen Ernährung, von sulfoquinovose“, sagt David Schleheck, „während nun waren wir in der Lage zu klären, die bakterielle Bildung von Schwefelwasserstoff aus den Substraten taurocholate und Taurin. Für ein besseres Verständnis der komplexen Symbiose von Darm-mikrobiom und dem menschlichen Wirt, und die Rolle von Schwefelwasserstoff, es ist wichtig zu wissen, alle Wege, die führen kann zu Schwefelwasserstoff Produktion, insbesondere in Abhängigkeit von der diätetischen Bedingungen des Gastlandes.“ Als David Schleheck Punkte aus, andere intestinale bakterielle abbauwege sind bereits untersucht in seiner Gruppe.
