Forschungsteam um Professor Christoph Becker-Pauly vom Institut für Biochemie
„Zum ersten Mal haben wir gezeigt, dass der Enzymkomplex„Meprin α und Meprin β, die sich auf Darmzellen befinden, beeinflussen die Zusammensetzung des Mikrobioms, indem sie das Substrat Galectin-3 verarbeiten“, erklärt Erstautorin Cynthia Bülk, Doktorandin und Studentin am Institut für Biochemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Gleichzeitig beeinflusst das Mikrobiom selbst diesen Prozess.
Forscher haben das Zusammenspiel der Regulierung untersuchtEnzymkomplex in Mausmodellen mit verschiedenen Bakterienbesiedelungen. Sie konzentrierten sich auf die proteinabbauenden Enzyme Meprin α und Meprin β, die im gesunden Darm stark exprimiert werden und bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) vermindert sind. Chronisch entzündliche Darmerkrankungen sind eine Gruppe von Darmerkrankungen, zu denen Colitis ulcerosa (UC) und Morbus Crohn (CD, intestinale Granulomatose) gehören. Beide Pathologien führen mit fortschreitendem Verlauf häufig zu Behinderungen und sogar zum Tod.
„Einerseits wollten wir die Funktion herausfinden„Meprine im Dünn- und Dickdarm zu untersuchen und zum anderen zu verstehen, wie das Darmmikrobiom reguliert wird“, erklären die Studienautoren. Meprin-Proteasen kommen im gesamten Darm vor und liegen als Meprin-α/β-Komplex im Dickdarm vor, sind jedoch keine typischen Verdauungsenzyme. Um ihre Funktionen aufzuklären, nutzten die Forscher eine auf Massenspektrometrie basierende Methode. Ziel ist es, Substrate zu finden, die vom Enzymkomplex verarbeitet werden. Als Ergebnis identifizierten Wissenschaftler Galectin-3.
Es wird ständig in den Zotten produziertDarm und befindet sich sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zellen, in der Schleimschicht. Galectin-3 interagiert beispielsweise durch Agglutination mit Bakterien. Die Studie zeigte, dass die proteolytische Spaltung von Galectin-3 durch Meprin α/β zu veränderten mikrobiellen Bindungseigenschaften führte. Gleichzeitig verändert sich je nach Bakterienzusammensetzung die enzymatische Verarbeitung von Galectin-3.
Proteolytische Verarbeitung von Galectin-3 durch Meprinα/β im Darm wird durch das Mikrobiom reguliert (A), moduliert aber auch die Zusammensetzung des Mikrobioms (B). Es spielt eine wichtige Rolle bei der bakteriellen Agglutination (C) und ist mit entzündlichen Prozessen verbunden (D).
Daher erfolgt die Spaltung von Galectin-3 durch das EnzymDer Meprin-α/β-Komplex ist entscheidend für die Homöostase des Wirtsmikrobioms.Quelle: K. Bülk, Institut für Biochemie, Universität Kiel (Bild erstellt mit BioRender)
Wissenschaftler fanden das auch enzymatischDie Spaltung von Galectin-3 führt zu einer starken Agglutination (Verklumpung) und zur Eliminierung des Erregers Pseudomonas aeruginosa (auch bekannt als Pseudomonas aeruginosa). Diese Art von gramnegativen, aeroben, beweglichen, stäbchenförmigen Bakterien lebt im Wasser und im Boden und ist der Erreger nosokomialer Infektionen beim Menschen. Die Behandlung ist aufgrund der hohen Antibiotikaresistenz schwierig.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Spaltung von Galectin-3 durch den Meprin-α/β-Enzymkomplex entscheidend für die Homöostase des Wirtsmikrobioms ist.
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Beigetragen von: Yang L, Hill M, Wang M, Panjikar S, Stöckigt J (2009). doi: 10.1002/ange.200900150, PMID 19496101