Forskargrupp ledd av professor Christoph Becker-Pauly från Institutet för biokemi
"För första gången har vi visat att enzymet komplexmeprin α och meprin β som finns på tarmceller påverkar sammansättningen av mikrobiomet genom att bearbeta substratet galectin-3”, förklarade första författare Cynthia Bülk, doktorand och student vid Institutet för biokemi vid Kiel University. Samtidigt påverkar mikrobiomet självt denna process.
Forskare har studerat samspelet mellan regleringenzymkomplex i musmodeller med olika bakteriekoloniseringar. De fokuserade på de proteinnedbrytande enzymerna meprin α och meprin β, som är starkt uttryckta i den friska tarmen och minskar vid kronisk inflammatorisk tarmsjukdom (IBD). Kroniska inflammatoriska tarmsjukdomar är en grupp av tarmsjukdomar som inkluderar ulcerös kolit (UC) och Crohns sjukdom (CD, intestinal granulomatosis). Båda dessa patologier, med ett progressivt förlopp, leder ofta till funktionshinder och till och med döden.
”Å ena sidan ville vi ta reda på funktionenmeprins i tunn- och tjocktarmen, och å andra sidan för att förstå hur tarmmikrobiomet regleras”, förklarar studieförfattarna. Meprinproteaser finns i hela tarmen och är närvarande som meprin α/β-komplexet i tjocktarmen, men är inte typiska matsmältningsenzymer. För att klargöra deras funktioner använde forskarna en metod baserad på masspektrometri. Målet är att hitta substrat som bearbetas av enzymkomplexet. Som ett resultat identifierade forskare galectin-3.
Det produceras ständigt i villitarmar och ligger både inuti och utanför cellerna, i slemskiktet. Galectin-3 interagerar med bakterier, till exempel genom agglutination. Studien visade att proteolytisk klyvning av galectin-3 av meprin α/β resulterade i förändrade mikrobiella bindningsegenskaper. Samtidigt, beroende på bakteriesammansättningen, förändras den enzymatiska bearbetningen av galectin-3.
Proteolytisk bearbetning av galectin-3 av meprinα/β i tarmen regleras av mikrobiomet (A) men modulerar också mikrobiomets sammansättning (B). Det spelar en viktig roll vid bakteriell agglutination (C) och är förknippat med inflammatoriska processer (D).
Därför klyvning av galectin-3 av enzymetmeprin α/β-komplex är avgörande för homeostasen av värdmikrobiomet. Kredit: K. Bülk, Institute of Biochemistry, University of Kiel (bild skapad med BioRender)
Forskare fann också att enzymetklyvning av galectin-3 leder till stark agglutination (klumpning) och eliminering av patogenen Pseudomonas aeruginosa (även känd som Pseudomonas aeruginosa). Denna typ av gramnegativa, aeroba, rörliga, stavformade bakterier lever i vatten och jord och är orsaken till sjukhusinfektioner hos människor. Behandlingen är svår på grund av hög resistens mot antibiotika.
Forskarna drog slutsatsen att klyvning av galectin-3 av meprin α/β-enzymkomplexet är avgörande för värdmikrobiomhomeostas.
Läs mer:
Det visade sig att fotosyntesen inte fungerar som forskarna trodde. Nu vill de hacka den
Avlägsen radiogalax visade sig vara ett svart hål, som är riktat direkt mot jorden
Hittade ett sätt att minska vikten och blodsockret. Forskare lovar effekten av operation
På omslaget: Enzyme Polyneuridine-Aldehyde Esterase
Bidragit från: Yang L, Hill M, Wang M, Panjikar S, Stöckigt J (2009). doi: 10.1002/anie.200900150, PMID 19496101