Кишечные бактерии могут влиять на белки мозга

Новое исследование, проведенное учеными из EMBL Heidelberg и опубликованное в журнале Nature Structural & Molecular Biology, раскрывает ранее неизвестные механизмы влияния кишечных бактерий на мозг через процесс гликозилирования белков.

Гликозилирование — это модификация белков углеводами, которая играет ключевую роль в таких процессах, как клеточная адгезия, подвижность и коммуникация, а также участвует в патогенезе различных заболеваний, включая рак и нейродегенеративные расстройства.

Исследование стало возможным благодаря разработке нового метода DQGlyco, который позволяет изучать гликозилирование с высокой точностью и в масштабах, недоступных ранее. Этот метод использует доступные лабораторные материалы для обогащения гликозилированных белков, что значительно упрощает и ускоряет процесс анализа.

Применив DQGlyco к образцам мозговой ткани мышей, ученые идентифицировали более 150 000 гликозилированных форм белков, что в 25 раз превышает результаты предыдущих исследований.

Одним из ключевых открытий стало обнаружение микрогетерогенности — явления, при котором один и тот же участок белка может быть модифицирован множеством различных сахарных групп. Это явление, ранее предполагавшееся, но не подтвержденное, было продемонстрировано на сотнях участков белков.

Особый интерес представляет влияние кишечного микробиома на гликозилирование в мозге. Исследователи сравнили мышей, выращенных в стерильных условиях, с мышами, колонизированными кишечными бактериями, и обнаружили значительные различия в паттернах гликозилирования белков, связанных с нейронными функциями, такими как когнитивная обработка и рост аксонов. Это указывает на то, что кишечные бактерии могут влиять на молекулярные процессы в мозге через механизмы гликозилирования.

Данные исследования доступны для других ученых через специализированное приложение, что открывает новые возможности для дальнейших исследований. Кроме того, команда использовала методы машинного обучения, такие как AlphaFold, для прогнозирования мест гликозилирования у разных видов, что может быть полезно для изучения гликозилирования у человека и других организмов.

Это исследование не только расширяет понимание роли гликозилирования в клеточных процессах, но и подчеркивает важность кишечного микробиома в регуляции функций мозга. В будущем это может привести к новым подходам в лечении заболеваний, связанных с нарушением гликозилирования и нейронных функций.