Come l’urina ottiene il suo colore giallo: la scoperta di un nuovo enzima prodotto dai batteri intestinali

Come l’urina ottiene il suo colore giallo: la scoperta di un nuovo enzima prodotto dai batteri intestinali
Questa vista era in realtà una fonte di mistero fino a poco tempo fa, credeteci o no. (kaninw/Shutterstock.com)

Spesso ci viene detto di prestare attenzione al colore delle nostre urine come indicatore di fattori come la disidratazione – ma mentre fissi nella tazza del water, ti sei mai chiesto come esattamente l’urina ottiene il suo colore giallo? Uno studio recente ha risposto a questa domanda di lunga data, indicando un enzima appena scoperto prodotto dai batteri intestinali.

Il processo si concentra su come un composto chiamato bilirubina (un pigmento arancione che rende l’urina gialla – ma l’enzima responsabile della sua produzione, che il team dietro lo studio ha chiamato bilirubina reduttasi (BilR), è stato rivelato solo ora. prodotto quando l’emoglobina si decompone alla fine della vita di 120 giorni dei globuli rossi) viene metabolizzato. La bilirubina viene o degradata o riassorbita nell’intestino, dove viene secreta attraverso la bile. Da oltre 125 anni, sappiamo che un prodotto di questa degradazione chiamato urobilina è ciò che rende

“I microbi intestinali codificano l’enzima bilirubina reduttasi che converte la bilirubina in un sottoprodotto incolore chiamato urobilinogeno”, ha spiegato l’autore principale dello studio Brantley Hall, professore associato nel Dipartimento di Biologia Cellulare e Genetica Molecolare dell’Università del Maryland, in una dichiarazione. “L’urobilinogeno si degrada quindi spontaneamente in una molecola chiamata urobilina, che è responsabile del colore giallo con cui siamo tutti familiari.”

Il team ha esaminato diverse specie di batteri dal microbioma intestinale umano. Hanno trovato nove ceppi capaci di ridurre (aka dare elettroni) alla bilirubina, convertendola in urobilinogeno, e 13 che non lo erano. Esaminando i genomi dei ceppi che mostravano questa capacità e confrontandoli con i genomi dei ceppi che non lo facevano, hanno ridotto i set di geni a uno che era “omologo alla 2,4-dienoil-CoA reduttasi (EC: 1.3.1.34), un ossidoreduttasi che riduce i doppi legami carbonio-carbonio, simile alla prevista reazione di riduzione della bilirubina.”

I ricercatori hanno quindi creato un enzima che non riduceva la bilirubina. Hanno anche mostrato prove che i residui degli amminoacidi arginina e acido aspartico nel sito attivo della bilirubina reduttasi sono fondamentali per la riduzione dell’enzima della bilirubina, poiché la mutazione di questi residui ha abbassato significativamente l’attività dell’enzima. E. coli esprime geni che codificano per la bilirubina reduttasi, conferendogli la capacità di ridurre la bilirubina, mentre E. coli che non è stato fatto per produrre l’enzima.

Si è anche scoperto che questo enzima è principalmente prodotto dai batteri del phylum Firmicutes, che sono comuni nell’intestino umano. Nell’articolo si nota anche che “alcuni geni bilR sono stati trovati in batteri appartenenti ai Flavobacteriales, che sono tipicamente presenti in ambienti acquatici e terrestri, suggerendo un possibile ruolo per la bilirubina reduttasi nella degradazione della bilirubina o di metaboliti simili in altri ambienti.”

Analizzando i metagenomi intestinali umani (un’analisi della sequenza del rischio di ittero neonatale è più alto, il che è rilevante poiché l’ittero è causato da un accumulo di bilirubina nel sangue. Hanno anche scoperto che l’enzima mancava significativamente in più persone con colite ulcerosa o malattia di Crohn rispetto a quelle senza queste condizioni.

“Ora che abbiamo identificato questo enzima, possiamo iniziare a indagare su come i batteri nel nostro intestino influenzano i livelli circolanti di bilirubina e le condizioni di salute correlate come l’ittero”, ha detto Xiaofang Jiang, co-autore dello studio e ricercatore NIH. “Questa scoperta getta le basi per comprendere l’asse intestino-fegato.”

“È notevole che un fenomeno biologico quotidiano sia rimasto inspiegato per così tanto tempo, e il nostro team è entusiasta di poterlo spiegare”, ha detto Hall.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Microbiology.

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