腸道是人體重要的消化器官。常言：“病從口入”，大部分病菌都是從嘴里吃進(jìn)去的，并且細(xì)菌進(jìn)入人體各處主要途徑就是腸。不難想象，腸道的健康取決于腸道的活動(dòng)性。這些細(xì)菌會(huì)受到腸內(nèi)有益菌群的抵抗，不能在短時(shí)間內(nèi)侵入人體其他的循環(huán)，很快就隨著大小便排出體外，自然不能致使人生病。
但有些細(xì)菌對(duì)人體是有益的，同時(shí)它們形成了口腔、皮膚、腸道等微生物群，這樣一個(gè)在我們身體里發(fā)揮重要作用的生態(tài)系統(tǒng)。尤其腸道微生物是最重要的，一是與人體共生的約80%微生物都在腸道。二是因?yàn)槟c道中微生物種類非常多，各有各的擅長(zhǎng)分解和分泌的物質(zhì)，影響著我們?nèi)梭w免疫、營(yíng)養(yǎng)代謝甚至情緒和行為。
為了探索細(xì)菌產(chǎn)物對(duì)衰老過(guò)程的影響。最近，美國(guó)休斯頓生物工程系的研究人員在eLife雜志上發(fā)表了一篇名叫“Optogenetic control of gut bacterial metabolism to promote longevity”的論文。作者的研究團(tuán)隊(duì)在新的研究中開(kāi)發(fā)出一種利用光遺傳學(xué)直接控制生活在秀麗隱桿線蟲(chóng)腸道中的細(xì)菌的基因表達(dá)和代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的方法。
研究人員發(fā)現(xiàn)，綠光可以對(duì)腸道中的大腸桿菌進(jìn)行誘導(dǎo)，從而產(chǎn)生可以保護(hù)腸道細(xì)胞免受應(yīng)激誘導(dǎo)的莢膜異多糖酸（colanic acid），并延長(zhǎng)這種線蟲(chóng)的壽命。他們表示，這種方法可以應(yīng)用于研究其他細(xì)菌，并提出它也可能在未來(lái)提供一種新的方法來(lái)微調(diào)宿主腸道中的細(xì)菌代謝以提供健康益處，同時(shí)讓副作用最小化。
利用光遺傳學(xué)調(diào)節(jié)秀麗隱桿線蟲(chóng)腸道細(xì)菌的基因表達(dá)
他們發(fā)現(xiàn)，將綠光照射在攜帶經(jīng)過(guò)基因改造后的大腸桿菌的透明線蟲(chóng)上，可以誘導(dǎo)大腸桿菌產(chǎn)生莢膜異多糖酸，從而保護(hù)線蟲(chóng)的腸道細(xì)胞免受應(yīng)激引起的線粒體斷裂的影響，且秀麗隱桿線蟲(chóng)壽命的延長(zhǎng)程度與綠光強(qiáng)度呈正相關(guān)。線粒體已被越來(lái)越多的人認(rèn)為是衰老過(guò)程中的重要角色。
綠光強(qiáng)度與莢膜異多糖酸的生物合成CA分泌水平的關(guān)系
研究人員還表示，攜帶這種大腸桿菌菌株的線蟲(chóng)暴露于綠光下也會(huì)延長(zhǎng)壽命，光遺傳學(xué)為控制腸道細(xì)菌代謝，提高宿主的健康水平，提供了一種在時(shí)間、數(shù)量和空間上受控制的直接方法。
光遺傳調(diào)控下綠光強(qiáng)度與線蟲(chóng)壽命的關(guān)系
這項(xiàng)研究表明，我們可以對(duì)腸道細(xì)菌進(jìn)行基因改造，使之分泌更多的莢膜異多糖酸，以對(duì)抗與年齡相關(guān)的健康問(wèn)題。人們還可以利用這種光遺傳學(xué)方法來(lái)揭示微生物代謝驅(qū)動(dòng)宿主生理變化并影響健康和疾病的其他機(jī)制。
論文鏈接：
https://elifesciences.org/articles/56849
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