Nature报道:细菌糖类代谢新途径

【字体: 时间:2017年03月24日 来源:生物通

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  之前人们认为,由于某些多糖复杂的结构,只有肠道细菌群体协同进行能量代谢方能将其分解代谢。但是,英国纽卡斯尔大学细胞与分子生命科学所的Harry Gilbert教授和其同事的研究表明,肠道中存在的单一生物也有能力做到这一点。

  

生物通报道:2015年,由于《Nature》、《Science》、《Cell》杂志同时对人类肠道细菌进行多方面报道,又将肠道微生物功能研究重新拉回新闻聚焦点。实际上2007年年底,美国NIH就投入1.15亿美元启动了“人类微生物组计划”,因为有关人类肠道细菌功能进展,将有助于针对性地开发药物以改善人类健康和幸福指数。

多年来,有关肠道微生物的研究一直是最有发展的前景的领域之一。例如,Jeffrey I. Gordon博士研究团队报道的人类的肠道细菌和肥胖之间存在联系。最近,科学家们发现,人类肠道中单个微生物就有能力分解我们饮食中最复杂的碳水化合物,并释放能量。这项发现将有助于确定开发新的人类健康益生素。

后肠源性细菌(大肠内肠道细菌)对人体的健康和生理有很大影响,因为它们有助于分解我们不能消化的物质,比如淀粉和纤维,这些我们人类不能消化的碳水化合物对它们来说却是主要的营养来源。其中最复杂的碳水化合物是植物多糖,鼠李半乳糖醛酸聚糖II(RG-II)有21个不同的糖苷键,红酒中也有这种多糖。

之前人们认为,由于其复杂的结构,只有细菌群体能量代谢方能分解RG-II。但是,英国纽卡斯尔大学细胞与分子生命科学所的Harry Gilbert教授和其同事的研究表明,肠道中存在的单一生物也有能力做到这一点。Gilbert教授说,我们的研究报道了人体内这个高度复杂的生命过程是如何实现的。

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这个国际科学家小组发现,RG-II的代谢是通过一种细菌酶的作用,这种酶称为糖苷水解酶,其作用底物就是大肠内的复杂碳水化合物。

这些能够分解RG-II的细菌中,有几个编码蛋白质的基因以前一直没人报道过它们的活性。

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该项研究的突破性进展在于,研究人员证明了,这些基因能够产生7种糖苷水解酶,这是一种能够剪切多糖糖苷键的酶,并且这种酶有助于RG-II的分解。这7种酶是一个新蛋白酶家族的创始成员。其中三种负责打破RG-II的糖苷键(过去没有证据显示RG-II糖苷键的打开是受到了生物催化),这三种酶向我们展示了新的催化功能,并对肠道细菌所承担的最复杂的糖代谢结构模型做出了进一步的修正。

原文标题:Complex pectin metabolism by gut bacteria reveals novel catalytic functions

(生物通:欧阳沐)

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