Кишкова мікробіота як важливий посередник між дієтою та метилюванням ДНК та модифікацією гістону у

Патріція Д’Аквіла

1 Департамент біології, екології та наук про Землю (DIBEST), Університет Калабрії, 87036 Ренде, Італія; [email protected] (F.D.R.); [email protected] (G.P.); [email protected] (Д.Б.)

Лорі Лінн Кареллі

2 Медична лабораторія, 87100 Козенца, Італія; moc.liamg@illeracnnyleirual

Франческо де Ранго

Джузеппе Пассаріно

Діна Беллізці

Анотація

Мікробіота кишечника людини - це складна екосистема, що складається з трильйонів мікроорганізмів, які симбіотично мешкають в кишечнику та в кишечнику людини. Вони виробляють, виробляючи ряд метаболітів, багато важливих метаболічних функцій, які доповнюють активність ферментів ссавців і відіграють важливу роль у травленні господаря. Міжіндивідуальна мінливість структури мікробіоти, а отже, і експресії її генів (мікробіома), в основному пояснюється режимом харчування. Дієта впливає на склад і функції мікробіоти з короткочасними та довгостроковими ефектами. Незважаючи на величезну літературу, молекулярні механізми, що лежать в основі цих ефектів, все ще залишаються невловимими. У цьому огляді ми узагальнили поточні докази щодо ролі мікробіоти кишечника та, більш конкретно, його метаболітів у встановленні епігенома хазяїна. Інтерес до цієї теми випливає з того факту, що, модулюючи метилювання ДНК та модифікації гістонів, мікробіота кишечника впливає на клітинну діяльність приймаючого організму.

1. Вступ

Схематичне зображення взаємодії між режимами харчування та мікробіотою кишечника на епігенетичних модифікаціях господаря. Різниця в дієтичному впливі впливає на структуру мікробіоти, загальне виробництво коротколанцюгових жирних кислот (СКЖК), найвидатніших кінцевих продуктів ферментації мікробів та низку метаболітів дієтичної енергії, які використовуються як кофактори епігенетичних ферментів. Стрілки вгору вказують на збільшення, стрілки вниз зменшуються.

У цьому контексті пілотне дослідження, проведене на вагітних, виявило сильний зв'язок між переважанням бактерій та епігенетичними профілями. Більш конкретно, у матерів, у яких Firmicutes були домінуючими, аналіз профілю метилювання, проведений у зразках крові, виявив 568 гіперметильованих, включаючи USF1, ACOT7, TAC1, LMNA та SCD5, та 254 гіпометильованих гени, включаючи FOXD1, KCNIP4, SERINC3 та MEF2A, деякі з яких пов’язані з ризиком серцево-судинних захворювань (409 змінених генів), ліпідного обміну (72 змінених генів), ожиріння (23 змінених генів) та запальної реакції (85 змінених генів) [98]. Нещодавно аналізи складу мікробіоти кишечника у випорожненнях ДНК та метилювання ДНК у крові та вісцеральній жировій тканині у осіб, що страждають ожирінням, виявили абсолютно різний характер метилому ДНК як у крові, так і в жировій тканині у групі з низьким співвідношенням Bacteroidetes: Firmicutes проти група з високим рівнем бактеріоідів: тверді речовини. Двісті п'ятдесят вісім генів спостерігали диференційовано метильовані, такі як HDAC7 та IGF2BP2, причетні до гомеостазу глюкози та енергії [99].