Израильские ученые заставили кишечник "заговорить" на языке белков
Ученые из Института Вейцмана составил полную карту всех белков кишечника. Новый метод позволяет контролировать диету, выявлять и отслеживать развитие заболеваний кишечника и состояние микробиома.
Идентификация белков представляет собой сложную задачу из-за их огромного количества. Например, около 20 тысяч генов в геноме человека порождают миллионы вариантов белков.
В работе, опубликованной в журнале Cell, ученые из Института Вейцмана представили новый метод, позволяющий определять в образце стула все белки, содержащиеся в кишечнике, включая белки из пищи, белки, вырабатываемые самим организмом и кишечным микробиомом.
Метод сочетает секвенирование ДНК и масс-спектрометрию для создания полной белковой карты конкретного пациента. Он позволяет расшифровать всю активность микробиома, показывая, какие белки в образце стула от каких штаммов бактерий происходят и в каких количествах. Кроме того, этот метод определяет белки, секретируемые кишечником человека в ответ на сигналы, поступающие от микробиома. Вместе взятые белки из этих двух источников создают карту общения организма с микробиомом, например, во время воздействия болезнетворных бактерий или антибиотиков.
Когда ученые получили карту белков микробиома и кишечника, они увидели, что это только 97% всех белков, которые они обнаружили в образцах стула. Оставшиеся 3% оказались не менее интересными – это белки, которые поступают с пищей.
Новый метод может удовлетворить давнюю потребность науки о питании. Он дает неинвазивный способ выявления всех подробностей рациона человека. Для решения этой задачи команда создала базу данных белков, содержащихся в сотнях продуктов питания, и выделила среди них уникальные для каждого продукта.
Эти разработки позволили узнать по образцам стула, что ел человек. Например, при исследовании образцов, собранных у двух групп здоровых добровольцев – немецкой и израильской, – метод выявил схожий уровень потребления пшеницы в обеих популяциях, но в немецких образцах было обнаружено большое количество белков из свинины, а в израильских – большинство мясных белков происходят из мяса птицы. Метод настолько точен, что он может выявить 5 орешков арахиса, съеденных человеком.
"Белки в кишечнике – это "слова", которые позволят нам услышать, что именно говорит нам наш кишечник, и научиться оказывать ему необходимую помощь, – говорит соавтор работы профессор Эран Элинав. – Это поможет исследователям разрабатывать персонализированные диетические и медицинские вмешательства для широкого спектра заболеваний, особенно тех, на которые влияет микробиом, включая воспалительные, метаболические, злокачественные и нейродегенеративные заболевания".