몸무게 증가와 장내 세균을 연결하는 분자

UT 남서부 연구자들은 장의 영양 흡수를 지구의 낮-밤의 광주기의 리듬과 동기화시키는 데 도움이되는 누화의 주요 동인을 발견했습니다.

그들의 발견은 부유 한 나라의 비만과 빈곤 한 나라의 영양 실조에 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.

이번 주 사이언스 (Science)가 발표 한 로라 후퍼 박사와 그녀의 연구팀은 포유 동물의 장에 사는 공생 박테리아가 신체의식이 지방 흡수를 조절하는 대사 리듬을 프로그램한다는 것을 발견했다. 면역학 의장 인 Hooper 박사와 Howard Hughes Medical Institute Investigator는이 연구의 수석 저자입니다.

이 연구는 또한 미생물이 히스톤 데 아세틸 라제 3 (HDAC3)이라는 단백질을 활성화시켜 소위 일주기 리듬을 프로그램한다는 것을 발견했습니다. 이 세포들은 음식의 소화를 돕는 박테리아와 영양소의 흡수를 가능하게하는 단백질 사이의 중개자 역할을합니다.

생쥐를 대상으로 한이 연구는 HDAC3가 지방 흡수에 관여하는 유전자를 활성화시키는 것으로 밝혀졌습니다. 그들은 HDAC3가 장내의 생물학적 시계 기계와 상호 작용하여 지방의 흡수를 향상시키는 단백질의 리듬 썰물과 흐름을 개선합니다. 이 규제는 낮에는 밥을 먹는 사람과 밤에는 밥을 먹는 쥐의 낮에 발생합니다.

"마이크로 바이 옴은 실제로 우리의 대사 기계와 통신하여 지방 흡수를보다 효율적으로 만듭니다. 그러나 지방이 풍부 할 때이 통신은 비만을 초래할 수 있습니다. 인간을 포함한 다른 포유류에서도 같은 일이 진행되고 있는지 여부는 미래 연구의 주제입니다. "후퍼 연구소의 박사 후 연구원 인 정 쿠앙 박사를 추가했습니다.

시간을 거슬러 올라 가기 위해 이야기는 실제로 UT Southwestern에있는 두 실험실 사이에서 몇 마리의 쥐와 누화로 시작합니다.

미생물이없는 환경에서 자라는 무균 마우스의 대학 식민지를 운영하는 후퍼 박사는 면역학 및 미생물학 교수이자 호스트 방어 유전학 센터의 일원이기도합니다. 그녀는 면역학의 MD Distinguished Chair 인 Jonathan W. Uhr을 보유하고 있으며 Bill S. Vowell을 기리는 의학 연구 분야의 Nancy Cain과 Jeffrey A. Marcus 학자입니다.

HDAC3와 같은 효소에 의해 만들어진 히스톤 변형은 세포의 작용을 수행하는 단백질을 만드는 유전자의 발현을 제어합니다. 얼마 전 후퍼 연구소는 일주기 리듬에 따라 오르락 내리락 치는 히스톤 변형에 대한 마우스 연구를하기로 결정했습니다.

박테리아가없는 정상 마우스와 무균 마우스를 비교할 때, 연구원들은 HDAC3에 의해 만들어진 것들을 포함한 일부 히스톤 변형이 정상 마우스에서 일주기이지만, 무균 마우스에서 평평한 수준으로 유지되는 것을 발견했습니다.

그때 Hooper 박사는 분자 생물학의 회장이자 다른 조직인 심장에서 HDAC3에 대한 연구를 수행 한 Hamon 재생 과학 및 의학 센터 장인 Eric Olson 박사에게 연락했을 때입니다. 두 실험실은 소화관 라이닝에서만 HDAC3가 부족한 마우스를 개발하기 위해 협력했습니다.

그들이 생성 한 생쥐는 정상적인 차우 다이어트를하는 동안 눈에 띄지 않는 것처럼 보였다. 그러나 연구자들이 생쥐에게 미국에서 일반적으로 섭취하는 것과 비슷한 고지방, 고당 다이어트를 먹일 때 뭔가 다른 것을 발견했습니다.

"우리는 그것을 정크 푸드 다이어트라고 부릅니다. 나는 햄버거와 감자 튀김을 위해 패스트 푸드 레스토랑을 운전 한 다음 도넛 가게에서 멈추는 것처럼 묘사합니다." "식이 요법에 사용 된 대부분의 마우스는 비만 상태가됩니다. 놀랍게도, 장 내벽에 HDAC3가없는 마우스는 고지방, 고당 다이어트를하고 살코기를 유지할 수있었습니다."

다음으로, 그들은 HDAC3- 결핍 마우스를 무균 마우스와 비교했다. 연구원들은 두 그룹의 생쥐가 동일한 평평하고 비 리듬 적 히스톤 변형을 보였으며, 일주기 리듬에서 HDAC3의 중요성을 확인했습니다.

신체의 모든 세포에는 신체 프로세스를 제어하는 ​​분자 시계가 있습니다. 마우스 연구에 따르면 포유류가 깨어있을 때 HDAC3이 세포 시계 장치에 부착되어 지방의 흡수가 가장 높다는 것이 밝혀졌습니다.

그녀는“우리의 결과는 미생물 군과 24 시간주기 시계가 신진 대사를 조절하기 위해 함께 작동하는 것을 암시한다”고 말했다.

왜 시스템이 우리를 뚱뚱하게 만들기 위해 진화했을까요? 후퍼 박사는 포유류가 식량 부족이있는 환경에서 면역력을 높이기 위해 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 진화했을 수 있다고 믿고 있습니다.

"이 규제 상호 작용은 아마도 우리를 비만으로 만들지 않았지만 오늘날의 칼로리가 많은 다이어트와 결합하면 비만이 발생합니다."라고 그녀는 덧붙였다. 팀은 여전히 ​​경로의 모든 구성 요소를 이해하기 위해 노력하고 있다고 덧붙였다. .

"우리의 결과는 또한 미생물과 신체 시계 사이의 상호 작용을 방해하면 비만이 될 가능성이 더 높다는 것을 암시합니다. 이러한 장애는 현대인이 항생제를 복용하거나 밤새 교대 근무를하거나 해외 여행을 할 때 자주 발생합니다. 이번 발견은 우리의 내장에서 박테리아를 변화시킴으로써 비만과 영양 실조에 대한 새로운 치료법으로 이어질 수 있습니다. "

-요약-

포유동물의 장에 사는 좋은 세균이 몸이 지방을 흡수하는 것을 통제하는 대사에 영향을 준다.

장에서 영양분의 흡수를 밤낮에 따른 24시간 주기와 동기화하는 것을 돕는 중요한 분자가 발견되었다.

그 연구에 따르면, 미생물들은 장 내벽에 있는 세포가 만드는 HDAC3(histone deacetylase 3)라고 불리는 단백질을 활성화함으로써, 이러한 24시간 주기 리듬을 프로그램한다. 그 세포들은 영양소를 흡수할 수 있게 해주는 단백질들과 음식의 소화를 돕는 세균들 사이의 중개인 역할을 한다.

쥐를 대상으로 한 실험에서, HDAC3는 지방의 흡수와 연관된 유전자들을 활성화시키는 것으로 알려졌다. HDAC3는 장에 있는 생물학적 시계 기전과 상호작용해서, 지방의 흡수를 증진하는 단백질들을 주기적으로 변화시킨다.  

미생물군집은 실제로 사람의 대사 기작과 상호작용해서 더 효율적으로 지방을 흡수하게 한다. 그러나 지방이 과다하면, 이것이 비만으로 이어질 수 있다.

HDAC3와 같은 효소가 일으키는 히스톤 변형(histone modification)은 단백질을 만드는 유전자들의 발현을 통제한다. 연구자들은 일부 히스톤 변형이 정상 쥐에서는 24시간 주기를 따르지만, 세균이 없는 쥐에서는 일주기 없이 일정한 수준을 유지한다는 것을 알아냈다.

고지방, 고당 먹이를 먹였을 때, 정상 쥐들은 비만이 되었다. 그러나, 장 내벽에 HDAC3가 없거나 세균이 없는 쥐들은 비만이 되지 않고 변함없는 일정한 히스톤 변형을 보여서, HDAC3가 24시간 주기 리듬에 중요함을 나타냈다.

그 연구자들은 미생물군집과 24시간 주기 리듬이 함께 대사를 조절하도록 진화해왔다고 주장했다.

이 연구는 몸의 시계와 미생물군집 사이의 상호작용을 교란시키는 것이 비만으로 이어질 수 있다고 제시한다.

그 발견은 비만과 영양실조에 큰 의미가 있을 것이다.