Människans tarm rymmer biljoner bakterier som tillsammans har tusen gånger fler gener än vi själva. Tillsammans bildar de ett komplext ekosystem, tarmmikrobiotan, som spelar en avgörande roll för vår hälsa. Genom att bryta ner ämnen i maten producerar bakterierna en rad signalmolekyler som kan påverka allt från ämnesomsättning till hjärnans funktion. Exakt vilka bakterieenzymer som producerar vilka molekyler är dock relativt okänt.

I det aktuella projektet undersöker forskarna ett enzym som heter urokanatreduktas (UrdA), samt dess närbesläktade varianter i olika bakterier. Hos vissa bakterier omvandlar UrdA ämnet urokanat till imidazolpropionat (ImP), en molekyl som kopplats till typ 2-diabetes och Alzheimers sjukdom. Andra liknande enzymer kan däremot producera skyddande ämnen som gynnar hälsa. Skillnaden mellan dessa effekter tros bero på små variationer i enzymens struktur – något som forskargruppen nu vill kartlägga i detalj.

– Genom att förstå hur UrdA och dess släktingar fungerar kan vi börja förutsäga vilka signalmolekyler olika tarmbakterier producerar, säger Fredrik Bäckhed. Det kan i sin tur hjälpa oss att förstå varför vissa bakteriesammansättningar är kopplade till sjukdom, medan andra verkar skydda mot den.

Med hjälp av avancerade biokemiska analyser, masspektrometri och bioinformatik studeras hur olika UrdA-varianter omvandlar sina substrat, vilka produkter som bildas och hur enzymaktiviteten regleras. Även bakterieprover och blod från människor analyseras för att koppla enzymernas aktivitet till verkliga fysiologiska effekter. På sikt kan denna forskning bidra till utvecklingen av nya strategier för att förebygga och behandla sjukdomar som typ 2-diabetes och Alzheimers genom att till exempel skräddarsy kost eller probiotika som påverkar tarmbakteriernas produktion av bioaktiva ämnen. Ett spännande steg mot att förstå hur våra mikroskopiska invånare formar vår hälsa!