Nasi przyjaźni rozkładacze drożdży

Drożdże są grzybami. Otoczone są mocną ścianką komórkową, która zawiera złożoną grupę węglowodanów o nazwie alfa-mannany. Składają się one z kilku prostych cukrów, które łączą się w grupach po sto lub więcej, by stworzyć skomplikowane struktury, które wyglądają jak grabie – długa podstawa z wyrastającymi z niej niezliczonymi zębami.

Te struktury stanowią twardy orzech do zgryzienia dla mizernego zestawu enzymów trawiennych zakodowanych w naszym genomie. Bakterie jednak nie mają takich problemów. Są cudownymi dziećmi trawienia. Sama B-theta ma ponad 250 enzymów rozkładających węglowodany – jeden z największych zestawów u wszystkich mikrobów. Dla porównania, my mamy tylko około 100, mimo że nasz genom jest 500 razy większy.

Zespół Gilberta, z Fioną Cuskin, Elisabeth Lowe i Maxem Temple, pokazał, że zestaw sztućców B-theta jest całkowicie zdolny do zajęcia się alfa-mannanami drożdży. Używa do tego zadania 15 enzymów. Jedne wyciągają boczne łańcuchy z mannanów (zęby grabi), tworząc miejsce dla innych, które wpadają i rozdzielają podstawę. Powoli ta złożona cząsteczka zostaje rozłożona.

Większość tego dzieje się w samej komórce. Po kilku początkowych cięciach B-theta wsysa fragmenty pożywienia i rozkłada resztę wewnętrznie. Je w bardzo schludny sposób. To była niespodzianka. “Samolubne rozkładanie jest sprzeczne z przyjętą myślą, że rozkładanie węglowodanów w jelitach jest procesem kolektywnym” – mówi Lowe.

W jelitach mamy łańcuch pokarmowy odzwierciedlający ten, który istnieje, na przykład, w Serengeti. Lwy i gepardy zabijają większą zwierzynę, pozwalając szakalom i sępom żerować na ochłapach. Podobnie, niektóre bakterie jelitowe rozkładają największe i najtwardsze węglowodany i uwalniają mniejsze fragmenty, które inni mogą pochłonąć. Ale B-theta wydaje się ignorować te łańcuchy pokarmowe. Gromadzi alfa-mannany dla siebie i pożera wszystkie okruszki, do ostatniego, nie pozostawiając niczego padlinożercom.

“Nie wiemy, dlaczego” – mówi Lowe. Ale domyśla się. Alfa-mannany drożdży są wszędzie, nie tylko w naszej żywności, ale także w grzybach, które naturalnie rosną w naszych jelitach. Znajdują się jednak na niskich poziomach i nie są niezawodnym źródłem pokarmu. Zespół Lowe’a podejrzewa, że B-theta używa ich jako rezerwy, kiedy mało jest innych składników odżywczych, a ponieważ strawienie ich wymaga dużego wysiłku, nie zamierzają dzielić się z konkurencją.

Pamiętajmy, że jelita są ekosystemem i różne mikroby jelitowe odgrywają w nim różne role. Są drapieżniki i padlinożercy, gatunki powszechnie występujące i gatunki rzadkie, specjaliści i wszechstronni. B-theta należy do wszechstronnych. Zabiera się za każdą żywność, jaką jej podsuwamy, co prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego jest jedną z najczęściej spotykanych bakterii w naszych jelitach. Może odżywiać się wszystkim co my jemy.

Także kilka innych mikrobów jelitowych potrafi trawić alfa-mannany. Zespół Lowe’a znalazł 8 innych gatunków z tą samą zdolnością, chociaż żaden z nich nie był tak znakomity jak B-theta, a większość była bliskimi krewnymi.

To odkrycie ma kilka możliwych implikacji dla zdrowia ludzkiego. Poza trawieniem Saccharomyces cerevisiae, drożdży, które pomagają nam piec chleb i warzyć piwo, B-theta rozkłada także ścianki komórkowe Candida albicans, grzyba, który powoduje pleśniawkę i inne choroby. Nasze mikroby jelitowe mogą chronić nas przed tym grzybem i zespół nadal nad tym pracuje.

Alfa-mannany są także zamieszane w choroby zapalne jelit, takie jak choroba Leśniewskiego-Crohna. Istnieją pewne dowody, że ludzie z tą chorobą mają przeciwciała, które celują w mannany i mogą reagować zbyt silnie na obecność drożdży w jelitach. Na ogół mają także mniej B-theta (i pokrewnych gatunków). Jedna z firm ma licencję na lek o nazwie Thetanix – w zasadzie, po prostu żywe B-theta – jako leczenie dla dzieci z chorobą Leśniewskiego-Crohna. „Uważamy, że nasze badanie pokazuje związek, dla którego Bt ma ten efekt antyzapalny” – mówi Lowe.

Źródło: Cuskin, Lowe, Temple, Zhu, Cameron, Pudlo, Porter, Urs, Thompson, Cartmell, Rogowski, Hamilton, chen, Tolbert, Piens, Bracke, Vervecken, Hakki, Speciale, Munoz-Munoz, Day, Pena, McLean, Suits, Boraston, Atherly, Ziemer, Williams, Davies, Abbott, Martens & Gilbert. 2015. Human gut Bacteroidetes can utilize yeast mannan through a selfish mechanism. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature13995

Our own friendly neighbourhood yeast breakers

Not Exactly Rocket Science, 8 stycznia 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska