الميكروبات "توجه" الجينات البشرية

تعمل البكتيريا الموجودة في الأمعاء على تثبيط وظيفة الإنزيمات المسؤولة عن إدارة تخزين الحمض النووي.

لطالما عرف الناس أن للميكروبات الهضمية تأثيرًا مباشرًا على العمليات الأيضية، والحماية المناعية، وتأثيرًا غير مباشر على نشاط الدماغ. وربما تُجري هذه الميكروبات تعديلاتها الخاصة على هياكل الجينات: لسببٍ ما، تُنشَّط بعض الجينات، بينما تُثبَّط أخرى. كيف تفعل البكتيريا ذلك؟

يدّعي خبراء من جامعة بابراهام (المملكة المتحدة) أن الكائنات الدقيقة الهضمية تُغيِّر نشاط الجينات باستخدام أحماض دهنية قصيرة، مثل حمض الزبدة. تُثبِّط هذه الأحماض عمل إنزيمات مُعيَّنة، مثل هيستون دياستيلياز، التي تُنظِّم الجينات البشرية.

تتعاون هذه الأحماض مع هياكل بروتينية أخرى تُسمى الهستونات. تعمل هذه الأخيرة كـ"حافظة" للحمض النووي. يكون تفاعل الهستونات مع الحمض النووي ثابتًا، ولكن في بعض الحالات، تُكثِّف الحمض النووي بشدة شديدة، أو على العكس، تُكثِّف الحمض النووي بشدة. هذا يُعقِّد قراءة المعلومات الجينية بواسطة جهاز جزيئي مُحدَّد.

تعتمد قوة "تكديس" الهستونات للحمض النووي على التعديلات الكيميائية. يحتوي كل هيكل خلوي على عدد من الإنزيمات التي تُميِّز الهستونات بعلامات مُعيَّنة، مما يُجبرها على "تكديس" الحمض النووي بدرجات مُتفاوتة من الكثافة.

من بين هذه الإنزيمات، نذكر إنزيمات هيستون ديسيتيلاز المعروفة لدينا. وظيفتها إزالة العلامات من الهستونات. ومع ذلك، يعتمد عملها أيضًا على عوامل عديدة، مثل التراكيب الجزيئية التي تُعطّل هذه الإنزيمات. أظهرت الأبحاث أن الميكروبات المعوية يمكنها استخدام الأحماض الدهنية لإيقاف نوع واحد من هيستون ديسيتيلاز. ونتيجة لذلك، تبقى الهستونات "مُعَلَّمة". يختلف الرابط بين الهستونات "المُعَلَّمة" والحمض النووي (DNA) عن الرابط بين الهستونات الطبيعية - إذ يؤثر كل منهما على نشاط الجينات بشكل مختلف.

ما الذي قد يؤدي إليه هذا؟ أظهرت دراسات سابقة أن ارتفاع نشاط الإنزيم يزيد من خطر الإصابة بورم خبيث في القولون: إذ يؤثر الإنزيم على نشاط الجينات في التراكيب الظهارية للأمعاء لدرجة تحولها إلى خلايا خبيثة. أظهرت تجارب جديدة على القوارض أنه عند "تطهير" الفئران من البكتيريا المعوية، فإنها تشهد زيادة ملحوظة في نشاط الإنزيم نفسه. من هذا يمكننا الاستنتاج أن الميكروبات المعوية تحمي البشر من العمليات الخبيثة في القولون. مع أن هذه المقولة لا تزال بحاجة إلى تأكيد من دراسات أخرى.

ختامًا، تجدر الإشارة إلى أن الميكروبات تُنتج أحماضًا دهنية قصيرة أكثر أهمية إذا تناول الشخص المزيد من الأطعمة النباتية (خاصةً الفواكه والخضراوات). بمعنى آخر، لضمان جودة عمل الكائنات الدقيقة في الجهاز الهضمي، يجب تزويدها بالمنتجات النباتية بانتظام. ويمكن أن تُشكل هذه المقولة حجة قوية إضافية: من الضروري تناول طعام صحي مع استهلاك كميات كافية من الفواكه والخضراوات.

وقد تم وصف الدراسة بالتفصيل في مجلة Nature Communications.