포유류의 장에 있는 미생물은 숙주의 아미노산과 포도당 대사를 크게 변화시킬 수 있으며, 거의 보조 간처럼 작용할 수 있습니다.
Cell Host & Microbe에 발표된 이 연구는 마이크로바이옴이 생리학에 영향을 미치는 방법의 증가하는 목록에 추가되며 염증성 장 질환 및 당뇨병과 같은 상태를 치료하는 새로운 전략으로 이어질 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 과학자들은 인체에 살고 있는 수십억 개의 미생물이 우리의 생리에 깊은 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. Weill Cornell Medicine의 Chun-Jun Guo 박사는 장내 필수 미생물이 우리가 섭취한 음식에서 추출한 영양소에 대한 접근에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보고자 했습니다.
"장내미생물은 우리가 섭취하는 음식의 영양소를 먼저 섭취하고, 자신의 영양 요구를 충족시킨 후 남은 영양소를 우리에게 남깁니다"라고 Weill Cornell Medicine의 Guo 박사는 말했습니다.
이 과정을 더 잘 이해하기 위해 Guo 실험팀은 인간의 장내 공생하는 다양한 박테리아가 단백질의 구성 요소인 아미노산을 얼마나 효율적으로 고갈시키는지 평가했습니다.
많은 장내 세균의 대사 기능이 제대로 특성화되지 않았기 때문에 연구팀은 연구를 위한 최적의 조건을 찾기 위해 다양한 설정을 실험했습니다. 100개 이상의 서로 다른 인간 장내 미생물을 검사한 후, 연구자들은 다양한 식이 아미노산을 대사하는 데 매우 효율적인 몇 가지를 찾아냈습니다. 이 미생물들이 무균 쥐(처음에는 미생물이 없던 쥐)의 위장관에 서식했을 때, 숙주의 장과 혈류에서 아미노산 수치가 떨어졌습니다.
연구팀은 아미노산을 고갈시키는 특정 박테리아 대사 유전자를 확인했습니다. 긴 목록이었습니다.
"우리는 하나의 단일 박테리아에서 유사한 효소 기능을 암호화하는 20개 이상의 다른 유전자가 있다는 것을 발견했습니다. 그리고 장내 세균에 대한 CRISPR-Cas9 유전자 삭제 기술을 개선했기 때문에 대규모 유전자 삭제 스크리닝을 수행하고 아미노산 고갈을 담당하는 박테리아의 대사 유전자를 식별할 수 있었습니다."" 라고 Guo 박사는 말했습니다.
과학자들은 배양된 세포에서 발견한 것을 동물에 적용하여, 무균 쥐에게 한 번에 하나씩 유전자 변형 박테리아 균주를 제공했습니다.
"우리는 이제 장에서 아미노산을 고갈시키기 위해 개별 유전자를 정밀하게 조작할 수 있습니다. 이를 통해 우리는 이러한 유전자의 개별 기능을 평가하고 실제로 숙주 아미노산 항상성에 어떻게 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다."
그 연구는 놀라운 결과를 낳았습니다. 특정 종류의 아미노산을 섭취함으로써, 장내 미생물은 숙주의 혈당 항상성을 변화시킬 수 있었습니다. 추가 분석 결과, 미생물은 아미노산 가용성을 변화시킴으로써 신경 전달 물질인 세로토닌의 생산에 영향을 미치는 것으로 보이며, 세로토닌은 포도당 조절을 변화시킵니다.
"이 물질 대사 기능의 많은 것은 간에 의해 행해질 수 있습니다, 그러나 지금 우리는 동일하거나 유사한 일을 할 수 있는 내장 microbiota에 의해 암호로 하는 기능적으로 대등한 효소가 있다는 것을 발견했습니다. 마치 장에서 두 번째 간이 작동하는 것 같습니다."
연구팀은 현재 박테리아 효소를 보다 정밀하게 조절하기 위한 새로운 전략을 설계하고 있으며, 박테리아의 다양한 조합이 숙주의 아미노산 대사에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 있습니다.
"이 대사 유전자는 유형2 당뇨병 또는 장 질병 등을 위한 잠재적인 biomarkers일지도 모르고, 또한 잠재적인 처리 표적입니다. 우리의 연구는 숙주 대사를 조절하고 숙주 대사 기능을 개선하기 위해 장내 미생물군을 정밀하게 조작할 수 있는 가능성을 보여줍니다."
이상의 기사는 2024년 4월 23일 MedicalXpress에 게재된 “Gut microbiota acts like an auxiliary liver, study finds”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://medicalxpress.com/news/2024-04-gut-microbiota-auxiliary-liver.html
* 추가정보 출처 : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1931312824001215?via%3Dihub
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