研究人员发现细菌蛋白质,促进胰岛素生产细胞在斑马鱼

一种新发现的细菌蛋白的斑马鱼肠道触发胰岛素的胰腺β细胞繁殖幼虫早期发育期间,俄勒冈州大学的研究人员说。

研究潜在的人类健康的影响。β细胞是唯一的细胞产生胰岛素,一种激素,调节糖代谢。缺乏胰岛素的产生与1型糖尿病有关,一种自身免疫性疾病,影响大约150万人在美国

这项研究的论文发表在12月13日在线发表的一篇论文在《开放》杂志上eLife。

研究展示了丰富的社区的发展作用的细菌和其他microbes-the microbiota-in动物的尸体,UO生物学家Karen Guillemin合著者说。了解微生物群影响β细胞的发展,迷失在1型糖尿病患者,最终可能导致新的诊断,预防和治疗这种疾病的方法,她说。

“我们意识到微生物是发现新的生物分子的丰富来源,操纵和促进我们的健康有巨大的潜力,”Guillemin说UO生物学系教授和分子生物学研究所。她也是UO元的系统生物学中心主任。

使用无菌斑马鱼作为模型,作者和博士生詹妮弗·汉普顿山探索特定的可能性肠道细菌是必要的为胰腺填充本身在开发过程中与一个健壮的β细胞数量。

她发现,在生命的第一个星期,无菌鱼一样不接受β细胞的扩张传统饲养鱼。暴露无菌鱼到特定的细菌,然而,恢复β细胞群到正常水平。这恢复成为她的搜索的基础和最终发现自己小说细菌蛋白可以刺激胰岛素生产细胞的生长。

“研究表明动物依赖于信号和信号的微生物群落,居住在他们的身体,他们非常复杂的地区的发展是很重要的,“汉普顿希尔说。“这是令人兴奋的认为细菌能发挥如此重要的作用,这个过程必不可少的体内平衡,调节葡萄糖代谢的能力。”

“这是一个新的想法,微生物可能是一个源信号为胰腺的发展,“Guillemin说。“这是第一次有人做了一个的微生物和发展之间的联系β细胞。"

科学家们一直在增加他们的理解host-associated微生物如何影响肠道和免疫系统的发展,但其他消化器官的形成作用的微生物如胰腺仍然是一个未开发的区域,研究人员说。

UO一直是一个领袖在斑马鱼的研究自1960年代当生物学家乔治Streisinger开创了一种新方法研究脊椎动物发展和遗传学的引入小鱼作为模式生物。在过去的15年里,Guillemin斑马鱼和他的同事们已经研究出了无菌生长方法,允许他们问发生了什么当动物没有微生物的发展。

使用无菌斑马鱼允许汉普顿山有条不紊的屏幕可以刺激β细胞增殖肠道细菌。然后她专注于一个细菌从这个组和调查其分泌蛋白βcell-expanding活动。这些努力导致了163个潜在的蛋白质中。

她接下来转向之前筛选细菌的基因组序列,问哪些潜在的蛋白质被βcell-expanding细菌和共享缺席惰性细菌。她只返回一个标准蛋白质候选人从未被研究过。当她做了一个纯净的版本添加到她无菌鱼,β细胞群expanded-earning蛋白质β细胞的膨胀系数,它的名字或BefA。

知道分子的身份BefA允许研究人员寻找其在其他细菌的基因组序列。他们发现,在几种常见人类肠道细菌有关。当汉普顿山纯化两种相关的蛋白质从人类细菌,他们同样被证明是强大的刺激β细胞在斑马鱼的扩张。

“我们花了许多年的收集和描述斑马鱼肠道细菌,它是令人满意的,我们可以利用所有这些知识在BefA的发现,“Guillemin说。

发现特定的肠道细菌产生蛋白质刺激β细胞发展启示了流行病学数据连接缺乏多样性童年微生物与1型糖尿病的风险增加。Guillemin和汉普顿山说,它可能是,缺乏多样性微生物更能刺激β细胞扩张,使孩子小缓冲区如果他们的免疫系统攻击。

研究的一个暗示,Guillemin说,促进健康的微生物发展的重要性在孩子的例子中,通过促进母乳喂养和避免过度使用抗生素。

还需要更多的研究来确定BefA蛋白质影响β细胞发育的机理以及蛋白质是否有相同的效应在其他动物,包括人类,她说。“最终我们想与研究1型糖尿病看发展BefA-related分子作为潜在的治疗。”