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Darmbakterien steuern die Darmuhr

11.10.2019

Wenn wir über die biologische Uhr sprechen, die die tägliche Aktivität von Zellen, Organen und dem gesamten Körper steuert, müssen wir uns immer vor Augen halten, dass wir ziemlich viele dieser Uhren haben: Es gibt zentrale, die sich im Gehirn befinden, und es gibt sie periphere Organe, die einzelne Organe und Systeme kontrollieren. Und zum Beispiel hängt es von der Darmuhr ab, wie Nährstoffe je nach Tageszeit aufgenommen werden.

Aber im Darm lebt, wie wir wissen, eine kolossale Masse symbiotischer Bakterien, die uns helfen, Nahrung zu verdauen (und nicht nur). Es ist davon auszugehen, dass die Darmflora irgendwie die Darmuhr beeinflusst, und tatsächlich haben Studien gezeigt, dass dies der Fall ist – wenn alle Bakterien aus dem Darm entfernt wurden, würde sein Tagesrhythmus durcheinander gebracht.

Doch wie genau beeinflussen Bakterien die biologische Uhr des Darms? Höchstwahrscheinlich scheiden Mikroben einige Substanzen aus, die auf Gene einwirken, von denen der Lauf der inneren Uhr abhängt. Forscher des Southwestern Medical Center der University of Texas beschreiben in ihrem Artikel in Science Unterschiede in der Genaktivität in Darmzellen von normalen Mäusen und in Darmzellen von Mäusen ohne Mikroflora.

Das HDAC3-Gen codiert ein Enzym, das eine chemische Acetylgruppe an Histonproteinmoleküle bindet. Diese Proteine dienen als DNA-Packer, und von ihnen hängt es ab, ob es möglich sein wird, Informationen aus der DNA auszulesen oder nicht; Mit anderen Worten, die Aktivität von Genen hängt von Histonen ab. Aber das Verhalten der Histone selbst hängt von chemischen Modifikationen ab, einschließlich Modifikationen durch Acetylgruppen. Dies bedeutet, dass Sie durch Hinzufügen oder Verringern der Menge des HDAC3-Enzyms und durch Ändern seiner Aktivität die Arbeit vieler Gene ändern können. (Die Veränderung der Genaktivität durch Histone ist eine Möglichkeit der epigenetischen Regulation.)

Es hängt von den Bakterien ab, ob das HDAC3-Enzym an Histone auf bestimmten Genen bindet und ob diese Gene zu bestimmten Tageszeiten verfügbar sind, um die darin aufgezeichneten Informationen auszulesen. Das heißt, Bakterien haben einen täglichen Rhythmus in der Aktivität von Darmgenen geschaffen, der durch den epigenetischen Regulationsmechanismus durch Histone wirkt. Gleichzeitig hing derselbe HDAC3 von der Arbeit des Uhrengens der Maus ab, mit anderen Worten, der Tagesrhythmus des Darms hing sowohl von seiner eigenen biologischen Uhr als auch von Bakterien ab (was wahrscheinlich zu erwarten war).

Es ist wahrscheinlich, dass das HDAC3-Enzym den Histonen dabei half, die Gene, die die Verdauung und den Abbau von Nährstoffen steuern, zeitnah zu entpacken und neu zu verpacken. Ein solches Gen, auf das HDAC3 jedoch direkt einwirkt, ist das Cd36-Gen, das bei der Absorption von Lipiden hilft. Das HDAC3-Enzym selbst bindet ohne die Hilfe von Histonen an das Cd36-Gen und aktiviert es. Es ist davon auszugehen, dass es zu Übergewicht führen kann, wenn HDAC3 aus dem Rhythmus gerät – aufgrund der Aktivität von Cd36 werden Fette zu stark und nicht planmäßig aufgenommen.

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