Mikroben "lenken" menschliche Gene

Bakterien im Darm hemmen die Funktion von Enzymen, die für die DNA-Speicherung verantwortlich sind.

Es ist seit langem bekannt, dass Verdauungsmikroben einen direkten Einfluss auf Stoffwechselprozesse, den Immunschutz und indirekt auf die Gehirnaktivität haben. Wahrscheinlich nehmen sie ihre eigenen Anpassungen an Genstrukturen vor: Aus irgendeinem Grund werden einige Gene aktiviert, andere blockiert. Wie machen Bakterien das?

Experten der Babraham University (UK) behaupten, dass Verdauungsmikroorganismen die Genaktivität mithilfe kurzer Fettsäuren wie Buttersäure verändern. Diese Säuren hemmen die Wirkung spezifischer Enzyme, wie beispielsweise Histon-Deacytelasen, die die menschlichen Gene steuern.

Die Säuren interagieren mit anderen Proteinstrukturen, den Histonen. Letztere fungieren als DNA-„Keeper“. Die Interaktion von Histonen mit DNA ist konstant, doch in manchen Fällen „packen“ sie die DNA zu eng oder umgekehrt zu schwach. Dies erschwert das Lesen genetischer Informationen durch einen bestimmten molekularen Apparat.

Die Stärke, mit der Histone DNA „packen“, hängt von chemischen Modifikationen ab. Jede Zellstruktur verfügt über eine Reihe von Enzymen, die Histone mit bestimmten Markern markieren, wodurch sie gezwungen werden, DNA mit unterschiedlicher Dichte zu „packen“.

Zu diesen Enzymen gehören die uns bereits bekannten Histon-Deacytelasen. Ihre Aufgabe ist es, Markierungen von Histonen zu entfernen. Ihre Funktionalität hängt jedoch auch von vielen Faktoren ab, beispielsweise von molekularen Strukturen, die diese Enzyme abschalten. Untersuchungen haben gezeigt, dass Darmmikroben Fettsäuren nutzen können, um einen Typ von Histon-Deacytelasen zu deaktivieren. Dadurch bleiben die Histone weiterhin „markiert“. Die Bindung zwischen „markierten“ Histonen und DNA unterscheidet sich von der Bindung zwischen normalen Histonen – sie beeinflussen die Genaktivität anders.

Wozu kann das führen? Frühere Studien haben gezeigt, dass eine hohe Aktivität des Enzyms das Risiko für die Entwicklung eines bösartigen Dickdarmtumors erhöht: Das Enzym beeinflusst die Genaktivität in den Epithelstrukturen des Darms so stark, dass diese entartet und bösartig werden. Neue Experimente an Nagetieren haben gezeigt, dass Mäuse, die von Darmbakterien „gereinigt“ werden, eine deutlich erhöhte Aktivität desselben Enzyms erfahren. Daraus lässt sich schließen, dass Darmmikroben den Menschen vor bösartigen Prozessen im Dickdarm schützen. Diese Aussage muss jedoch noch durch weitere Studien bestätigt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Mikroben deutlich mehr wichtige kurze Fettsäuren synthetisieren, wenn der Mensch mehr pflanzliche Lebensmittel (hauptsächlich Obst und Gemüse) isst. Anders ausgedrückt: Für eine gute Funktion der Mikroorganismen im Verdauungssystem ist eine regelmäßige Versorgung mit pflanzlichen Produkten erforderlich. Diese Aussage kann ein weiteres starkes Argument sein: Es ist notwendig, sich gesund zu ernähren und ausreichend Obst und Gemüse zu sich zu nehmen.

Die Studie wird ausführlich in Nature Communications beschrieben.