Science多篇文章发布肠道菌群新发现

【字体: 时间:2016年02月19日 来源:生物通

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  几年前让人意料不到大红大紫的研究领域除了CRISPR技术之外,还有肠道微生物研究,从最开始的与消化健康和肥胖之间的关联,延伸到免疫系统,癌症,甚至是下一代的健康,这一研究领域像是开挂了一样,一路直冲上了热门研究。

  

生物通报道:几年前让人意料不到大红大紫的研究领域除了CRISPR技术之外,还有肠道微生物研究,从最开始的与消化健康和肥胖之间的关联,延伸到免疫系统,癌症,甚至是下一代的健康,这一研究领域像是开挂了一样,一路直冲上了热门研究。

这两年肠道微生物研究成果很多,最新一期(2月19日)Science杂志也有多项成果,其中包括营养不良是如何影响肠道菌群,肠道真菌分解生物质,以及通过分析细菌的酶来发现新型抗生素。

首先来自华盛顿大学医学院等处,和法国国家科学研究院的两个研究组发现了营养不良对肠道微生物的影响,并指出了某些微生物能消除营养不良给身体带来的负面作用。

第一个研究组揭示了营养不良是如何在婴儿肠道中改变微生物种类的组合,继而阻碍儿童的身体成长。此外,他们发现了两种微生物,当它们被植入到肠道微生物群发育与年龄不相称的小鼠肠道内时,可对抗生长受损。第二个研究组发现了两种肠道微生物能通过生长激素信号传导,影响出生后小鼠的生长,缓冲慢性营养不良造成的不良反应。

这些研究成果对全球数百万营养不良儿童具有重要意义,通过进一步分析这些特殊的肠道微生物,也许能找到解决营养不良的部分办法。

而来自加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员采集了有着不同饮食的食草哺乳动物的粪便样本,分离了3种先前未被鉴定的肠道微生物:Anaeromyces robustus, Neocallimastix californiae, 和 Piromyces finnis

这些真菌的酶的分解木质纤维素的能力堪比那些目前所用的市售酶,并在有些时候其性能甚至超越这些市售酶,尤其是Piromyces具有高达三倍的分解植物细胞壁成分的能力。这将有助于简化生物燃料的生产并降低其生成成本。

此外,关于细菌的研究,还有来自英国牛津大学的一组研究人员解析了一种关键细菌酶,分析了其结构和信号复合物,以及抗生素如何与这种酶结合,并抑制其作用的机制。

LspA是一种革兰氏阴性菌脂蛋白信号肽酶,革兰氏阴性菌分泌的蛋白首先需要通过前体蛋白的形式进行运输,在运输过程中,由细胞膜结合的信号肽酶LspA将前体蛋白的信号序列切割后,成熟蛋白质释放到周浆间隙。

研究人员利用X射线捕获了一种链霉菌来源的环肽结构的抗生素:Globomycin与LspA的结合过程,从而识别了其结合位点和结构。同时研究数据也揭示了蛋白残基如何促进这一位点的结合。研究人员通过构建不同的残基突变和模型,发现了两种关键的残基—— Asp124 和 Asp143,这将有助于科学家们了解细菌感染的过程,从而研发出更有效的抗生素。

除了这些作用以外,近年来不少科学家开始利用肠道菌群治疗疾病,他们指出人体肠道微生物目前最清楚的功能之一就是能抵抗肠道病原体在肠道中的侵占,因此重建微生物群将是一种很有希望的治疗方法,但是这面临着很大的挑战。

前年来自荷兰瓦赫宁根大学的研究人员对1000名西方个体进行了肠道中细菌的深入大范围分析,目的在于揭示我们人类机体肠道生态系统所表现出的特性。研究人员表示,多种细菌群落更易于变得非常丰富或者几乎没有;而双稳定状态下的细菌具有较高的独立性,而且其特殊的组合会被用于对其自身进行分类,这些细菌状态的交替往往和许多宿主因子比如老化及过重直接相关,因此研究者指出,必须加强潜在的靶向诊断以及靶向治疗手段。
Cell:让肠道菌群的作用不再是炒作

(生物通:万纹)

原文标题:

Early-branching gut fungi possess a large, comprehensive array of biomass degrading enzymes

Gut bacteria that prevent growth impairments transmitted by microbiota from malnourished children

Lactobacillus plantarum strain maintains growth of infant mice during chronic undernutrition

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