ヒト遺伝子を「操る」微生物

腸内細菌は、DNAの保存を管理する酵素の機能を阻害します。

消化器系微生物が代謝プロセスや免疫防御に直接的な影響を与え、脳活動にも間接的な影響を与えることは、古くから知られています。おそらく、消化器系微生物は遺伝子構造を独自に調整しているのでしょう。何らかの理由で、一部の遺伝子は活性化され、他の遺伝子は阻害されるのです。細菌はどのようにしてこれを実現するのでしょうか？

英国バブラム大学の専門家は、消化器系微生物が酪酸などの短い脂肪酸を用いて遺伝子活性を変化させていると主張しています。これらの脂肪酸は、ヒト遺伝子を制御するヒストン脱アセチル化酵素などの特定の酵素の働きを阻害します。

これらの脂肪酸は、ヒストンと呼ばれる他のタンパク質構造と協力します。ヒストンはDNAの「キーパー」として機能します。ヒストンとDNAの相互作用は一定ですが、場合によってはDNAを「詰め込みすぎ」たり、逆に弱すぎたりすることがあります。これは、特定の分子装置による遺伝情報の読み取りを困難にします。

ヒストンがDNAを「詰め込む」強さは、化学修飾に依存します。それぞれの細胞構造には、ヒストンを特定のマーカーでマークする酵素がいくつかあり、それによってヒストンは DNA をさまざまな密度で「パック」するように強いられます。

これらの酵素の中には、私たちがすでによく知っているヒストン脱アセチル化酵素があります。その仕事はヒストンからマーカーを取り除くことです。しかし、その機能は、これらの酵素をオフにする分子構造など、多くの要因にも依存します。研究により、腸内細菌が脂肪酸を使ってある種のヒストン脱アセチル化酵素をオフにできることがわかっています。その結果、ヒストンは「マーク」されたままになります。「マークされた」ヒストンと DNA の結合は、通常のヒストン間の結合とは異なり、遺伝子活動に異なる影響を与えます。これは何につながるのでしょうか。以前の研究で、酵素の活性が高いと結腸の悪性腫瘍

を発症するリスクが高まることが示されています。酵素は腸の上皮構造の遺伝子活動に大きな影響を与え、腸上皮構造が形質転換して悪性化するのです。げっ歯類を用いた新たな実験では、マウスの腸内細菌を「浄化」すると、同じ酵素の活性が著しく上昇することが示されました。このことから、腸内細菌は大腸における悪性腫瘍からヒトを守っていると結論付けることができます。ただし、この見解は他の研究によって確認される必要があります。 結論として、植物性食品（主に果物と野菜）を多く摂取すると、微生物はより重要な短鎖脂肪酸をより多く合成すると言えるでしょう。言い換えれば、消化器系における微生物の質の高い働きには、植物性食品を定期的に供給する必要があるということです。この見解は、果物と野菜を十分に摂取し、健康的な食事を摂ることが不可欠であるという、より強力な論拠となり得ます。

この研究の詳細はNature Communicationsに掲載されている。