Cell：学会一门新“外语”的肠道细菌操控着我们的基因表达

肠道中的细菌不仅能帮助消化宿主胃里的食物，还能告诉哺乳动物宿主的基因该怎么做。

　　

发表在Cell杂志上的一项研究描述了一种“种间交流”形式：细菌分泌一种特定分子（一氧化氮）使它们得以与宿主DNA进行交流，甚至控制。研究表明，二者之间的交流可能广泛地影响人类健康。

凯瑟西储大学医学院、克利夫兰医学中心和哈佛大学医学院的研究人员跟踪线虫肠道细菌分泌的一氧化氮，这些一氧化氮附着在数千种宿主蛋白上，完全改变了线虫调节自身基因表达的能力。研究首次表明，肠道细菌渗透了哺乳动物（包括人类）普遍存在的一氧化氮网络。

一氧化氮附着在人类蛋白的过程被称为S-亚硝基化（S-nitrosylation），该过程的破坏与诸如阿尔兹海默症、帕金森症、哮喘、糖尿病、心脏病和癌症等疾病存在广泛关联。

这项研究证明，一氧化氮是肠道细菌与哺乳动物宿主交流的一般机制。先前的研究主要集中在细菌分泌的稀有分子上，而新发现类似于发现了一种跨物种交流的新化学语言。

文章通讯作者、凯瑟西储大学医学院转化分子医学研究所主任Jonathan Stamler博士说：“肠道有着巨大的复杂性，许多研究人员正在寻找一种可能影响人类健康细菌产生的下一种不同寻常的物质。”肠道内平均有数以万亿计的细菌，Stamler认为应该存在一种细菌通用语言。“肠道细菌的巨大数量及其与宿主的关系预示着这可能是一种我们人类能够识别的交流方式。”

研究人员通过喂发育中的线虫吃一氧化氮生产细菌，然后选择了一种非常重要的蛋白质——Argonaute蛋白（ALG-1），这种蛋白在线虫和人类之间高度保守，它能沉默不必要的基因，包括对发育至关重要的基因。当附着在ALG-1上的细菌分泌一氧化氮时，线虫生殖器官发育畸形并死亡，过多的一氧化氮控制线虫的基因沉默蛋白，损害健康发育。

“实际上，动物不会让这种情况发生，”Stamler说。相反，作者推测，实验室环境之外的哺乳动物宿主可以不断适应变化的一氧化氮水平。“线虫也会采取停止食用制造一氧化氮的细菌，或食用更多的其他几乎不产一氧化氮的细菌，或者换个居住环境等等。同样的道理，我们人类的微生物群产生过多的一氧化氮也可能导致胎儿疾病或发育问题。”

包括这项研究在内，越来越多证据证明生活在肠道中的细菌（由饮食和环境决定）对哺乳动物健康有着巨大影响。

Stamler设想，一氧化氮可能是操纵这种共生关系的纽带。正如益生菌被设计用来改善消化，给人的肠道接种改善一氧化氮信号的细菌也可能具有重大治疗潜力。

虽然一氧化氮和S-亚硝基化可能是广泛影响健康的跨物种通讯的一般模式，但还需要进一步验证：一氧化氮是唯一的化学通讯途径吗？“我们基本找到了一个新沟通策略，仍有机会找到其他的，”Stamler说。

原文检索：Regulation of microRNA machinery and development by interspecies s-nitrosylation. Cell

（生物通：伍松）