Bağırsak Bakterileri Sağlığımıza Etkisi Büyük Besinleri ‘Kokluyor’
Yeni bir çalışma, yaygın bağırsak bakterilerinin algıladığı kimyasal ipuçlarını haritalandırarak, besinleri bulmalarına ve gelişmelerine neyin yardımcı olduğunu gösteriyor. Araştırmacılar, alışılmış laboratuvar patojenleri yerine gerçek insan bağırsak sakinlerini test etti ve sonuçlar bazı varsayımları yeniden belirledi.
Uzmanlar, bu mikroplarda tercih edilen sinyaller listesinin başında karboksilik asitlerin (özellikle laktik asit ve formik asit) geldiğini buldu. Çalışma, Max Planck Karasal Mikrobiyoloji Enstitüsü’nden ( MPI ) Victor Sourjik liderliğinde yürütüldü.
Mikroplar kimyasal izleri takip eder
Mikrobiyom, mikropların yan ürün alışverişinde bulunduğu ve kaynakları paylaştığı hareketli bir topluluktur. Bağırsak ekosistemindeki örneklerle yakın zamanda yapılan bir incelemenin de gösterdiği gibi, çapraz beslenme bu ekonominin merkezinde yer alır.
Bakteriler, faydalı kimyasallara doğru yüzmek ve zararlı olanlardan uzaklaşmak için kemotaksi kullanırlar. Escherichia coli’de yapılan klasik bir çalışma, amino asitlere daha fazla ilgi duyulmasını, aynı amino asitlerin daha hızlı kullanılmasıyla ilişkilendirmiştir.
Besinler yalnızca tek bir hücreyi beslemekle kalmaz, aynı zamanda kimin nerede yaşayacağını da şekillendirir. Sinyaller, mikropları geçimlerini nasıl sağladıklarına uygun nişlere yönlendiren eğimler oluşturabilir .
Yeni çalışma, geniş kapsamlı basit bir soru soruyor: Bağırsaktaki yararlı bakteriler, bağırsaktaki kimyasal çorbada aslında neyi algılıyor?
Bağırsak bakterilerinin tespiti
Araştırmacılar, bol miktarda bulunan Clostridia’ya odaklanarak 20 bağırsak türünden duyusal alanlardan oluşan bir kütüphane oluşturdular ve ardından 150’den fazla metaboliti taradılar.
Reseptörler ile amino asitler, nükleobaz türevleri, aminler, indol ve çeşitli karboksilik asit sınıflarını kapsayan spesifik bileşikler arasında 34 eşleşme tespit ettiler.
Bu duyusal alanlar, hareketi, gen tepkilerini veya ikinci habercileri kontrol eden üç tip transmembran reseptör üzerinde yer almaktadır. Ligandlar, 35 kemotaksi reseptöründen 12’sine, ancak 33 histidin kinaz reseptöründen yalnızca birine atanmıştır; bu, kemotaksinin esas olarak yiyecek bulmakla ilgili olduğuyla tutarlı bir örüntüdür.
Kapsam, Cache alanları adı verilen geniş bir hücre dışı sensör modülü ailesi için oldukça genişti. Test edilen komensallerdeki Cache tipi kemotaksi reseptörlerinin yaklaşık yarısına bir ligand atanabildi.
Bu sayılar önemlidir çünkü davranışı metabolizmaya bağlarlar. Bu habitatta reseptörlerin büyümeyle bağlantılı sinyallere yöneldiğini gösterirler.
Bakteriler neyi bulmayı tercih eder?
Sonuçların büyük kısmını asitler oluşturdu. Bunlar arasında bakterilerin en çok tepki verdiği asitler laktat ve format oldu.
Bu model, bir mikrobun atığının diğerinin yemeği olduğu toplum metabolizması hakkındaki bilgilerimize uyuyor. Mikrobiyal laktat kullanımı genellikle bağırsak ortamını dengeleyen enerji üreten yollara yönlendirilir.
Birkaç Roseburia suşu üzerinde yapılan büyüme testleri, bu ipuçlarının besin kaynaklarına işaret ettiği fikrini destekledi. L-laktat ve format, eşleşen reseptörleri taşıyan suşlarda büyümeyi en güçlü şekilde hızlandırdı.
Mikroplar, bilinen kısa zincirli yağ asitlerini (SCFA’lar) de algıladı, ancak beklenenden daha az sıklıkla. Yüksek afiniteli sensörler, daha az miktarda bulunan metabolitleri tercih ederek, mikropların sınırlı kaynaklara nasıl odaklandığını gösterdi.
Algılama bilimi
Ligand, bir reseptörün algılayıp tepki verebileceği bir kimyasaldır. Bu çalışmada araştırmacılar iki tür sensör tasarımını incelediler: Biri laktat veya pirüvatı algılayan tek bir üniteye sahipken, diğeri çok farklı molekül türlerine tepki verebilen iki üniteye sahip.
dCache_1UR adı verilen bu iki üniteli sensörlerden biri özellikle ilginç çıktı. Bir kısmı urasil, diğer kısmı ise asetat tespit etti.
Ekip, her bir parçanın hedefine ulaşmak için farklı yapı taşlarını nasıl kullandığını göstererek yapısını haritalamayı bile başardı.
Bu bölünmüş yapı, esnek bir bağlantıya işaret ediyor. Urasili tanıyan bağlayıcı cep, bir amin algılayıcı ceple yakından ilişkilidir ve küçük dizi değişimleri özgüllüğü değiştirebilir.
Evrimsel analizler, bakteriler yeni nişlere uyum sağladıkça bu alanların hedeflerini kolayca değiştirdiğini öne sürdü. Bu uyum yeteneği, komensallerin duyusal repertuarlarını bağırsağın karmaşık kimyasına nasıl ayarladıklarını açıklayabilir.
Bakteriler birbirleriyle ve bizimle konuşur
Bir tür laktat veya format salgıladığında, eşleşen sensörlere sahip komşular izi takip edebilir. Bu, beslenme düzenleri veya koşullar değişse bile toplulukların dayanıklılığını koruyan çapraz beslenme kanalları oluşturur.
Sinyaller yalnızca besinlerle sınırlı değildir. Mikrobiyota kaynaklı indoller inflamasyonu düzenler ve metabolit aktarımları yoluyla mikrobiyal ağları yeniden şekillendirebilir.
Bu bulgular, Roseburia gibi bütirat üreticilerinin yaşamlarıyla doğrudan bağlantılıdır. Roseburia intestinalis, bütirat üretimi yoluyla bariyer sağlığı ve enerji dengesiyle bağlantılı, hareketli ve faydalı bir organizmadır.
Kemotaksi, bu türlere bağırsak duvarı yakınındaki besin gradyanlarını takip etme olanağı sağlar. Ayrıca, kullanmayı tercih ettikleri bileşikleri salgılayan partnerlerle koordinasyon sağlamaları için bir yol sunar.
Beslenme, mikroplar ve denge
Eğer komensaller laktat ve format peşindeyse, beslenme düzeni ve konak metabolizması dolaylı olarak bu mikropların nerede ve nasıl büyüdüğünü belirleyebilir. Bu da, tekil türler yerleştirmeye çalışmak yerine metabolit ortamlarını değiştiren müdahalelere kapı açar.
Laktat akışını dengeleyen tedaviler, toplulukların dengede kalmasına yardımcı olabilir. Laktat doğru partnerler tarafından hızla yakalanıp dönüştürüldüğünde SCFA üretimi iyileşebilir.
Reseptör verileri, olumlu davranışları zenginleştiren prebiyotikler için belirli hedeflere işaret ediyor. Ayrıca, bağırsak kimyası hakkında gerçek zamanlı rapor veren biyosensörlerin tasarımı için bir harita da çiziyorlar.
Sourjik’in grubundaki doktora sonrası araştırmacı Wenhao Xu, “Bu alanlar bağırsaktaki bakteriler arasındaki etkileşimler için önemli görünüyor ve sağlıklı insan mikrobiyomunda önemli bir rol oynayabilir” dedi.
Bağırsak algılamada sonraki adımlar
Urasil ve asetatı bağlayan çift modüllü reseptörlerin keşfi, modül iş birliği hakkında soruları gündeme getiriyor. Bağımsız bağlanma, çapraz konuşma olmadan iki girdi anlamına gelir; ancak evrim bu mantığı yeniden yapılandırabilir.
Format ve laktat tercihleri, bu komensallerdeki kemotaktik reseptörler arasında yaygın görünmektedir. Bu tercihlerin beslenme, ilaç veya hastalıkla nasıl değiştiğini izlemek bilgilendirici olacaktır.
Ekip, mikroplar tarafından üretilen kimyasal bir sinyal olan indolü algılayan bir sensör proteini buldu. Bu, bakterilerin çevrelerinde algıladıkları şeyleri gen aktivitesindeki değişikliklerle nasıl ilişkilendirebildiğini gösteriyor.
Araştırmacılar ayrıca, reseptör gücünün her bir metabolitin yaygınlığına ters yönde çalıştığını fark ettiler. Başka bir deyişle, reseptörler nadir bileşiklere en sıkı şekilde bağlanıyordu; bu da kaynakların kıt olduğu düzensiz ortamlarda bir avantajdı.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bağırsak Bakterileri Sağlığımıza Etkisi Büyük Besinleri ‘Kokluyor’
Kahvaltıyı Atlamak ve Akşam Yemeğini Geç Yemek Kemiklere Zarar Veriyor
/Bağırsak Bakterileri Sağlığımıza Etkisi Büyük Besinleri ‘Kokluyor’/