จุลินทรีย์ “ควบคุม” ยีนของมนุษย์

แบคทีเรียในลำไส้จะยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการจัดการการจัดเก็บ DNA

ผู้คนทราบกันมานานแล้วว่าจุลินทรีย์ในระบบย่อยอาหารมีผลโดยตรงต่อกระบวนการเผาผลาญ การปกป้องภูมิคุ้มกัน และผลทางอ้อมต่อกิจกรรมของสมอง จุลินทรีย์เหล่านี้อาจปรับเปลี่ยนโครงสร้างของยีนด้วยตัวเอง ด้วยเหตุผลบางประการ ยีนบางตัวจึงถูกกระตุ้น ในขณะที่ยีนบางตัวถูกปิดกั้น แบคทีเรียทำได้อย่างไร

ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัย Babraham (สหราชอาณาจักร) อ้างว่าจุลินทรีย์ในระบบย่อยอาหารเปลี่ยนกิจกรรมของยีนโดยใช้กรดไขมันสั้น เช่น กรดบิวทิริก กรดเหล่านี้จะยับยั้งการทำงานของเอนไซม์บางชนิด เช่น ฮิสโตนดีอะซิเตเลส ซึ่งควบคุมยีนของมนุษย์

กรดเหล่านี้จะทำงานร่วมกับโครงสร้างโปรตีนอื่นๆ ที่เรียกว่าฮิสโตน ซึ่งฮิสโตนจะทำหน้าที่เป็น "ตัวรักษา" ดีเอ็นเอ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างฮิสโตนกับดีเอ็นเอนั้นคงที่ แต่ในบางกรณี ฮิสโตนจะ "บรรจุ" ดีเอ็นเอไว้แน่นเกินไป หรือในทางกลับกัน อาจอ่อนเกินไป ซึ่งทำให้การอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมโดยเครื่องมือโมเลกุลเฉพาะมีความซับซ้อน

ความแข็งแกร่งที่ฮิสโตน "บรรจุ" ดีเอ็นเอขึ้นอยู่กับการดัดแปลงทางเคมี โครงสร้างของเซลล์แต่ละเซลล์มีเอนไซม์หลายชนิดที่ทำเครื่องหมายฮิสโตนด้วยเครื่องหมายบางชนิด ซึ่งบังคับให้ฮิสโตน "บรรจุ" DNA ด้วยความหนาแน่นที่แตกต่างกัน

เอนไซม์เหล่านี้รวมถึงฮิสโตนดีอะไซทีเลสที่เราคุ้นเคยกันดีอยู่แล้ว หน้าที่ของเอนไซม์เหล่านี้คือการกำจัดเครื่องหมายออกจากฮิสโตน อย่างไรก็ตาม การทำงานของเอนไซม์ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น โครงสร้างโมเลกุลที่ปิดการทำงานของเอนไซม์เหล่านี้ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ในลำไส้สามารถใช้กรดไขมันเพื่อปิดการทำงานของฮิสโตนดีอะไซทีเลสชนิดหนึ่งได้ ดังนั้น ฮิสโตนจึงยังคง "ทำเครื่องหมาย" ไว้ พันธะระหว่างฮิสโตนที่ "ทำเครื่องหมาย" และ DNA แตกต่างจากพันธะระหว่างฮิสโตนปกติ กล่าวคือ ฮิสโตนมีผลต่อกิจกรรมของยีนแตกต่างกัน

สิ่งนี้จะนำไปสู่สิ่งใดได้บ้าง การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของเอนไซม์ที่สูงจะเพิ่มความเสี่ยงในการเกิดเนื้องอกมะเร็งในลำไส้ใหญ่เอนไซม์ส่งผลต่อกิจกรรมของยีนในโครงสร้างของเยื่อบุผิวลำไส้มากจนเยื่อบุผิวลำไส้เปลี่ยนแปลงและกลายเป็นมะเร็ง การทดลองใหม่กับสัตว์ฟันแทะแสดงให้เห็นว่าหากหนู "ทำความสะอาด" แบคทีเรียในลำไส้ หนูจะมีเอนไซม์ชนิดเดียวกันเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าจุลินทรีย์ในลำไส้ปกป้องมนุษย์จากกระบวนการที่เป็นอันตรายในลำไส้ใหญ่ แม้ว่าคำกล่าวนี้ยังคงต้องได้รับการยืนยันจากการศึกษาวิจัยอื่นๆ

สรุปได้ว่าจุลินทรีย์สังเคราะห์กรดไขมันสั้นที่สำคัญกว่ามากหากคนๆ หนึ่งกินอาหารจากพืชมากขึ้น (โดยเฉพาะผลไม้และผัก) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เพื่อให้จุลินทรีย์ทำงานได้อย่างมีคุณภาพในระบบย่อยอาหาร จุลินทรีย์จะต้องได้รับผลิตภัณฑ์จากพืชเป็นประจำ คำกล่าวนี้อาจเป็นข้อโต้แย้งที่แข็งแกร่งอีกประการหนึ่ง นั่นคือ จำเป็นต้องกินอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพพร้อมรับประทานผลไม้และผักให้เพียงพอ

การศึกษานี้มีการอธิบายไว้โดยละเอียดใน Nature Communications