«Учитывая продвигающие здоровье эффекты bifidobacteria, наши результаты показывают возможный эволюционный маршрут для управляемого грудным молоком симбиоза между микробами пищеварительного тракта и людьми», говорит автор исследования co-senior Тэкэйн Катаяма из Киотского университета.У микробов пищеварительного тракта в молодости, как думают, есть длительные последствия на здоровье человека, и исследования показали, что диета сильно влияет на состав этого населения. Например, сахар грудного молока, как известно, выборочно способствует росту выгодных микробов пищеварительного тракта, таких как bifidobacteria, которые предотвращают диарею и патогенную инфекцию в младенцах. Один главный компонент грудного молока – сахар, названный lacto-N-tetraose, который фактически отсутствует в молоке других млекопитающих.
Bifidobacteria производят ферменты, которые ломают этот сахар, убедительно предполагая, что симбиотические отношения недавно развились между этими микроорганизмами и людьми.Занимаясь расследованиями, как эти симбиотические отношения развились, Катаяма и co-senior учатся, автор Синья Фушинобу из Токийского университета ранее характеризовал LnbB и изолировал LnbX – ферменты, которые ухудшают lacto-N-tetraose в Bifidobacterium bifidum и Bifidobacterium longum, соответственно. В новом исследовании исследователи намереваются основываться на этих результатах, определяя кристаллическую структуру рентгена каталитической области LnbX.
Кристаллическая структура, в сочетании с мутацией и фармакологическими экспериментами, показала, что LnbX имеет отличную структуру и каталитический механизм от LnbB и поэтому принадлежит новой семье ферментов гидролазы гликозида под названием GH136.«Даже при том, что B. longum и B. bifidum принадлежат тому же самому роду и населяют ту же самую окружающую среду, они используют различные ферменты, чтобы сломать lacto-N-tetraose, используя в своих интересах различные структуры этого уникального сахара грудного молока», говорит Фушинобу. «Результаты предполагают, что различные напряжения и разновидности выгодных bifidobacteria независимо развили отличные молекулярные инструменты, чтобы переварить тот же самый сахар грудного молока, объяснив их способность сосуществовать и процветать в желудочно-кишечном тракте питаемых грудным молоком младенцев».Дополнительные эксперименты показали, что lnbX ген очень важен для способности B. longum, чтобы вырасти определенно на lacto-N-tetraose. Кроме того, анализ фекальной ДНК показал, что B. longum и lnbX ген более изобиловали желудочно-кишечным трактом десяти младенцев, которые исключительно потребляли грудное молоко по сравнению с шестью младенцами, накормил смесь формулы и грудное молоко. «Взятый вместе, эти результаты предполагают, что lnbX важен для B. longum, чтобы сохраниться в экосистеме пищеварительного тракта питаемых грудным молоком младенцев, и сахар грудного молока был главным селективным давлением для эволюции lnbX», говорит Катаяма.
В будущих исследованиях займутся расследованиями исследователи, производят ли другие bifidobacterial разновидности различные ферменты, чтобы переварить сахар грудного молока. Они будут также искать bifidobacterial метаболиты, которые способствуют младенческому здоровью.
В конце это исследование могло улучшить молоко формулы через укрепление или с выгодными бактериальными комплексами, или с микробными ферментами, которыми управляли, чтобы выполнить обратную реакцию и синтезировать сахар грудного молока в недорогом и крупном масштабе.«Хотя грудное кормление в течение первого года жизни рекомендуется в большинстве случаев, некоторые матери должны полагаться на молоко формулы, потому что они имеют вирусные инфекции или не производят молоко с ключевыми питательными веществами, такими как цинк», говорит Катаяма. «Поэтому разработка новых стратегий витаминизировать молоко формулы с продвигающими здоровье компонентами будет особенно очень важна в этих редких случаях, где подача грудного молока не возможна».