München (OTS) – München (ots)
– Durch Erhitzen entstehen in Lebensmitteln neue Verbindungen. Ein
Wissenschaftlerteam der LMU und der TU Dresden hat untersucht, wie
Darmbakterien solche veränderten Nahrungsbestandteile abbauen.
– Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Bakterien ein vielseitiges Enzym
besitzen, das für den Abbau chemisch veränderter Aminosäuren sein
Funktionsspektrum erweitert.
– Computergestützte Analysen deuten darauf hin, dass entsprechende
Stoffwechselwege im menschlichen Darmmikrobiom weit verbreitet sind.
Damit eröffnet die Studie neue Einblicke in das Zusammenspiel von
Ernährung und Darmmikrobiom.
Knuspriges Brot, gebratenes Fleisch oder gerösteter Kaffee
verdanken ihren typischen Geschmack und ihre Bräunung chemischen
Reaktionen, die beim Erhitzen von Lebensmitteln ablaufen. Dabei
reagieren in der sogenannten Maillard-Reaktion Eiweißbausteine – die
Aminosäuren – mit Zuckern, wobei veränderte Formen natürlicher
Nahrungsbestandteile entstehen. Deren Einfluss auf Darmbakterien ist
bisher nur wenig verstanden. Ein interdisziplinäres Team um PD Dr.
Jürgen Lassak (Ludwig-Maximilians-Universität München) und Professor
Michael Hellwig (TU Dresden) hat nun untersucht, wie solche
Nahrungsbestandteile abgebaut werden und neue Einblicke in das
Zusammenspiel von Ernährung und Darmmikrobiom gewonnen.
Im Fokus stand eine veränderte Form der natürlichen Aminosäure
Lysin namens N E-Carboxymethyllysin oder kurz CML, die in erhitzten
Lebensmitteln häufig vorkommt. Im Gegensatz zu natürlichen
Aminosäuren werden deren veränderte Formen im Dünndarm wenig bis gar
nicht aufgenommen und gelangen in den Dickdarm, wo sie auf die
Darmmikrobiota treffen – die Gemeinschaft der Mikroorganismen, die
eine wichtige Rolle für Verdauung, Immunsystem und Gesundheit spielt.
Enzym als „Multitool“ für den Abbau veränderter Aminosäuren
Das Forscherteam konnte nun im Darmbakterium Escherichia coli
nachweisen, dass das Enzym SpeC zusätzlich zu seiner bisher bekannten
Funktion auch CML abbauen kann. „Die Bakterien müssen dafür also
keine neuen Werkzeuge entwickeln, sondern nutzen ihr vorhandenes
Repertoire auf kreative Weise um“, sagt Lassak. Besonders
bemerkenswert sei dabei, dass SpeC nicht nur CML erkennt, sondern
ähnlich wie ein Multitool auch weitere chemisch veränderte
Aminosäuren umsetzen kann.
„Evolutionär ist das bedeutsam“, sagt Erica Aveta, gemeinsam mit
Patroklos Vougioukas Erstautorin der Arbeit. „Solche Nebenaktivitäten
können Bakterien einen ersten Zugang zu neuen Nahrungsbestandteilen
eröffnen. Wird ein Nahrungsbestandteil aber regelmäßig verfügbar,
kann aus dem „Multitool“ SpeC durch Anpassung ein effizienteres,
dafür spezialisiertes Werkzeug entstehen.“
Computergestützte Analysen deuten darauf hin, dass solche
Abbaukapazitäten im menschlichen Darmmikrobiom weit verbreitet sind.
Die Studie zeigt außerdem Zusammenhänge mit mehreren ernährungs- und
lebensstilassoziierten Erkrankungen, darunter Darmkrebs,
Fettlebererkrankungen und Hepatitis. Denkbar wäre beispielsweise,
dass der bakterielle CML-Abbau bestimmten Bakterien in einem
entzündeten Darmmilieu Vorteile verschafft. Zudem entstehen beim
Abbau der chemisch veränderten Aminosäuren neuartige biogene Amine –
eine Molekülgruppe, die als Vermittler in der Kommunikation zwischen
Bakterien und Wirt intensiv diskutiert wird.
„Die von uns beobachteten Zusammenhänge beweisen allerdings noch
keine Ursache-Wirkungs-Beziehung,“ stellt Lassak klar. „Sie zeigen
aber, dass verarbeitete Nahrung, mikrobielle Stoffwechselwege und
Gesundheitszustand enger miteinander verbunden sein könnten als
bislang angenommen,“ ergänzt Hellwig.
Publikation:
E. F. Aveta, P. Vougioukas et al.: Deciphering underground
decarboxylase activity towards N E-modified lysine derivatives in
enterobacteria. Food Chemistry 2026
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814626023-
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