吃什么究竟补什么?食物如何影响肠道生化信号

【字体: 时间:2018年06月06日 来源:

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  这项发表在《Science Advances》的研究首次报道了食物和葡萄糖生成与细菌信号进程“群体感应(quorum sensing)”之间的联系。

  

多年来,科研人员已经研究了肠道微生物群对人类健康的各方面影响,例如免疫系统和心理健康。最近,一个由马里兰大学、普渡大学和韩国几家机构组成的研究小组对我们吃进去的食物如何影响肠道微生物群生化信号进行了新的研究。

这项发表在《Science Advances》的研究首次报道了食物和葡萄糖生成与细菌信号进程“群体感应(quorum sensing)”之间的联系。

群体感应进程涉及到小信号分子“自诱导物(autoinducers,AI)”合成,该信号分子由单个细菌分泌,但是却可以协调其他细菌反应。一旦AI水平达到通知“法定数量”细胞阈值,AI信号就被传输到细胞内,从而激活基因表达,协调表型反应。

这篇文章证实了肠道内群体感应活力与糖代谢之间存在联系。

细菌利用磷酸烯醇式丙酮酸依赖的糖磷酸转移酶系统(PTS)来摄取糖(葡萄糖和果糖)。在大肠杆菌中,磷酸化载体蛋白HPr对糖转运格外重要。

AI-2是一种自诱导物,许多细菌种类都能分泌。生物信号进程通常利用已知的磷酸化机制来改变行为,AI-2信号也依赖自身的磷酸化,一种名为LsrK的酶对其磷酸化起作用。

跨学科团队发现LsrK与HPr结合,这表明群体感应细胞-细胞之间沟通受葡萄糖水平影响。

“HPr是众所周知的葡萄糖利用率调节者,如今,我们发现它也调节群体感应,”普渡大学的Herman O. Sintim说。

简单地说,这组研究证明,我们吃进去的食物和由此产生的胃肠道葡萄糖水平变化会影响肠道细菌遇到的信号类型,从而也会影响身体其他部位。

“团队在一起工作几年了,我们的长期目标是阐明控制生理过程的分子通信途径和它们在细菌-人体细胞沟通中的作用,”文章通讯作者、马里兰大学生物工程系和生命科学和生物技术研究所教授William E. Bentley说。“在生物学中,信息传递完全取决于在细胞和组织之间来回移动的‘通讯’分子。细菌和人类细胞的‘对话’是复杂的,但是也是重要的。相关研究将促进新抗菌疗法,或者制定科学的饮食计划和锻炼方案来改善人类健康。”

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原文检索:Evidence of link between quorum sensing and sugar metabolism in Escherichia coli revealed via cocrystal structures of LsrK and HPr

(生物通:伍松)

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