枸杞多糖LBPs-4与卵形拟杆菌互作机制解析：基于体外发酵、转录组学及酶学特性的多组学研究

本研究通过体外厌氧发酵模型揭示枸杞多糖LBPs-4可特异性促进11种拟杆菌（尤其是卵形拟杆菌B. ovatus）增殖，结合纯培养实验与转录组学分析，鉴定出3个多糖利用位点（PULs）及关键糖苷水解酶GH28家族多聚半乳糖醛酸酶（BOPG00022），阐明了LBPs-4的微生物降解机制，为靶向调控肠道菌群及复杂聚糖结构解析提供理论依据。

　　

论文解读

肠道微生物被誉为人体“第二基因组”，其代谢膳食多糖的能力直接影响宿主健康。枸杞作为传统药食同源植物，其活性成分枸杞多糖（LBPs）虽已被证实可调节肠道菌群，但具体作用菌种及分子机制仍是未解之谜。尤其值得注意的是，拟杆菌门（Bacteroidetes）作为肠道中的“多糖降解专家”，能通过多糖利用位点（Polysaccharide Utilization Loci, PULs）编码的碳水化合物活性酶（CAZymes）高效分解复杂聚糖，然而哪些拟杆菌物种和CAZymes参与LBPs代谢尚不清楚。

针对这一科学问题，宁夏农林科学院与国内高校联合团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，首次系统解析了LBPs-4（枸杞多糖纯化组分）与卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus）的互作机制。通过整合体外发酵、转录组学和酶学分析，发现LBPs-4能特异性激活B. ovatus的3个PULs，其中GH28家族多聚半乳糖醛酸酶BO^PG00022是关键降解酶。这一发现不仅为LBPs的精准应用提供靶点，更丰富了CAZymes数据库的生化信息。

关键技术方法
研究采用DEAE离子交换色谱从宁夏枸杞“宁杞1号”中纯化LBPs-4；通过体外厌氧发酵模型分析11种拟杆菌的丰度变化；利用RNA-seq技术解析B. ovatus的转录组响应；采用异源表达纯化BO^PG00022并进行酶活检测；结合甲基化分析和核磁共振（NMR）表征LBPs-4结构。

研究结果

1. LBPs-4促进拟杆菌增殖：体外发酵显示LBPs-4显著提升11种拟杆菌（尤其B. ovatus）相对丰度，纯培养实验证实B. ovatus、B. thetaiotaomicron等4种菌株能以LBPs-4为唯一碳源生长。
2. 转录组揭示PULs调控机制：B. ovatus降解LBPs-4时，3个PULs显著上调，其中PUL1中的GH28家族基因BO^PG00022被鉴定为核心降解酶。
3. 酶学验证功能：重组BO^PG00022对LBPs-4水解活性证实其多聚半乳糖醛酸酶功能，进化分析显示其与已知GH28酶高度同源。

结论与意义
该研究首次阐明LBPs-4通过B. ovatus的PULs-GH28通路降解的分子机制，突破性地将传统中药成分与微生物酶系统关联。从应用角度看，BO^PG00022的发现为开发靶向益生菌制剂或酶解工具提供候选分子；从理论层面，研究为解析复杂植物多糖结构-菌群调控网络建立范式，对理解肠道微生态中“菌-糖互作”具有普适性价值。