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Esta é uma imagem do revestimento do intestino grosso de um rato. O DNA está marcado em vermelho com o marcador epigenético conhecido como crotonilação mostrado em verde. Amarelo mostra áreas onde a crotonilação e o DNA são encontrados juntos. Os sinais das bactérias intestinais podem alterar a quantidade de crotonilação no intestino e, assim, influenciar a atividade genética. Dr. Juri Kazakevych, Instituto Babraham
Cientistas do Instituto Babraham, perto de Cambridge, em colaboração com colegas do Brasil e da Itália, descobriram uma maneira pela qual bactérias boas no intestino podem controlar genes em nossas células. A obra, publicada hoje (9 de janeiro) em Comunicações da Natureza, mostra que as mensagens químicas das bactérias podem alterar a localização dos principais marcadores químicos em todo o genoma humano. Ao comunicarem desta forma, as bactérias podem ajudar a combater infecções e a prevenir o cancro.
Este trabalho, liderado pelo Dr. Patrick Varga-Weisz, mostra como os produtos químicos produzidos por bactérias no intestino a partir da digestão de frutas e vegetais podem afetar os genes nas células do revestimento intestinal. Essas moléculas, chamadas ácidos graxos de cadeia curta, podem passar das bactérias para as nossas próprias células. Dentro das nossas células, eles podem desencadear processos que alteram a atividade genética e que, em última análise, afetam o comportamento das nossas células.
Esta nova investigação mostra que os ácidos gordos de cadeia curta aumentam o número de marcadores químicos nos nossos genes. Esses marcadores, chamados crotonilações, só foram descobertos recentemente e são uma nova adição às anotações químicas no genoma que são coletivamente chamadas de marcadores epigenéticos. A equipe mostrou que os ácidos graxos de cadeia curta aumentam o número de crotonilações ao desativar uma proteína chamada HDAC2. Os cientistas pensam que as mudanças na crotonilação podem alterar a atividade genética, ligando ou desligando os genes.
A equipe estudou ratos que perderam a maior parte das bactérias no intestino e mostraram que suas células continham mais proteína HDAC2 do que o normal. Outra investigação mostrou que um aumento no HDAC2 pode estar ligado a um risco aumentado de cancro colorrectal. Isto pode significar que a regulação da crotonilação no genoma das células intestinais é importante para a prevenção do cancro. Também destaca o importante papel das bactérias boas e de uma dieta saudável nesse processo.
Esta pesquisa foi possível graças ao apoio do fundo bilateral BBSRC-Brasil estabelecido como parte de um acordo entre o Research Councils UK (RCUK) e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) para acolher, incentivar e apoiar pesquisas colaborativas entre o Reino Unido e Brasil.
A primeira autora, Rachel Fellows, disse: “Os ácidos graxos de cadeia curta são uma fonte de energia chave para as células do intestino, mas também mostramos que eles afetam a crotonilação do genoma. A crotonilação é encontrada em muitas células, mas é particularmente comum no intestino. Nosso estudo revela por que esse é o caso, identificando um novo papel para o HDAC2. Isto, por sua vez, tem sido implicado no cancro e oferece um novo e interessante alvo de medicamento a ser mais estudado.”
O cientista-chefe, Dr. Patrick Varga-Weisz, disse: “Nosso intestino é o lar de inúmeras bactérias que ajudam na digestão de alimentos como fibras vegetais. Eles também atuam como uma barreira contra bactérias nocivas e educam nosso sistema imunológico. A forma como esses bugs afetam nossas células é uma parte fundamental desses processos. Nosso trabalho ilumina como os ácidos graxos de cadeia curta contribuem para a regulação das proteínas que empacotam o genoma e, assim, afetam a atividade genética”.
Mensagens-chave:
- Bactérias boas no intestino podem produzir um sinal químico que afeta o genoma humano
- As mudanças no genoma podem ajudar a combater infecções e prevenir o câncer
- O sinal químico é produzido por bactérias a partir da digestão de frutas e vegetais
Referência: “Ácidos graxos de cadeia curta derivados da microbiota promovem a crotonilação de histonas no cólon através de histonas desacetilases” por Rachel Fellows, Jérémy Denizot, Claudia Stellato, Alessandro Cuomo, Payal Jain, Elena Stoyanova, Szabina Balázsi, Zoltán Hajnády, Anke Liebert, Juri Kazakevych, Hector Blackburn, Renan Oliveira Corrêa, José Luís Fachi, Fabio Takeo Sato, Willian R. Ribeiro, Caroline Marcantonio Ferreira, Hélène Perée, Mariangela Spagnuolo, Raphaël Mattiuz, Csaba Matolcsi, Joana Guedes, Jonathan Clark, Marc Veldhoen, Tiziana Bonaldi, Marco Aurélio Ramirez Vinolo e Patrick Varga-Weisz, 9 de janeiro de 2018, Comunicações da Natureza.
DOI: 10.1038/s41467-017-02651-5