Decoding the role of dietary xenobiotic-active CAZymes in Ruminococcus gnavus: mechanisms, microbiome interactions, and health implications

Descripción del proyecto

Metabolismo bacteriano de los compuestos de la dieta

La microbiota intestinal desempeña un papel fundamental en la salud humana, y la alimentación es uno de sus moduladores más potentes. Además de descomponer la fibra alimentaria, las bacterias intestinales también procesan compuestos alimentarios bioactivos, entre los que se incluyen xenobióticos, pigmentos vegetales, flavonoides y otras moléculas pequeñas. Sin embargo, las enzimas implicadas en esta descomposición y sus implicaciones para la salud siguen siendo en gran medida desconocidas. Con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto XENOZYME investiga nuevas enzimas presentes en la bacteria intestinal «Ruminococcus gnavus» que procesan estos compuestos alimentarios, liberando metabolitos que influyen en la función de barrera intestinal y en las respuestas inmunitarias. Mediante el uso de métodos multiómicos, la biología estructural y modelos avanzados, los investigadores caracterizarán estas enzimas y evaluarán su papel en la variabilidad del microbioma y en la enfermedad inflamatoria intestinal. Se espera que este trabajo permita descubrir nuevos biomarcadores y posibles dianas terapéuticas.

Objetivo

The human gut microbiota plays a central role in health and disease, with diet being one of its strongest modulators. While much is known about the microbial enzymes that degrade diet polysaccharides in the human gut, the metabolism of dietary xenobiotics (XB), small bioactive compounds often glycosylated, are poorly understood. Dietary XB deglycosylation by gut bacteria releases metabolites that can influence microbial ecology and host physiology, yet the enzymes driving these transformations are largely unknown. This project will investigate novel XB-active carbohydrate-active enzymes (XB-CAZymes) in the human gut symbiont Ruminococcus gnavus, a strain-diverse species prevalent across populations and strongly associated with inflammatory bowel disease. Through multi-omics, recombinant enzyme production, enzymatic assays, and structural biology, XB-CAZymes will be identified and their mechanisms of action characterised. Functional validation will be carried out using R. gnavus knockout mutants, while advanced in vitro models of the human gut will assess how XB metabolites affect gut barrier integrity and immune responses. R. gnavus isolation and multi-omics analyses of human faecal samples from an existing elderly cohort will provide ecological and interindividual perspectives, linking enzyme function to microbiome variability and health implications. The project will generate fundamental knowledge to refine CAZy classification, uncover biomarkers and therapeutic targets, and identify enzymes with biotechnological potential. Beyond scientific advances, the fellowship will provide the researcher with first-hand expertise in cutting-edge integrative microbiome science, preparing them to lead interdisciplinary research at the interface of diet, microbiota, and health in Europe and internationally.