德尔夫特菌脂多糖结构解析:O抗原与脂质A的新型特征及其生物学意义

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Carbohydrate Research 2.4

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  本研究首次解析了环境菌Delftia acidovorans脂多糖(LPS)的精细结构,通过化学与光谱学联用技术,发现其O抗原含新型[3)-α-L-Rha-(1→4)-α-D-Glc-(1→]骨架及非化学计量乙酰化修饰,脂质A以六酰化形式为主。该成果为理解LPS结构-功能关系及肠道菌群调控机制提供关键分子基础。

  

在微生物与宿主互作领域,革兰阴性菌的脂多糖(LPS)一直是研究焦点。这种由脂质A、核心寡糖和O抗原组成的复杂分子,既是细菌外膜屏障,也是宿主免疫识别的重要靶标。传统认为LPS主要发挥毒性作用,但近年研究发现特定结构LPS可能参与肠道稳态调控。其中,环境菌Delftia acidovorans的LPS结构长期未被解析,但其作为健康小鼠隐窝核心菌群(CSCM)成员,被证实与上皮再生和分化调控相关。这种功能差异暗示其LPS可能具有独特结构特征,而阐明这一结构将填补Betaproteobacteria类群LPS研究的空白。

为回答这一科学问题,来自国外研究机构的Immacolata Speciale团队在《Carbohydrate Research》发表论文,首次系统解析了D. acidovorans LPS的精细结构。研究采用热酚水法提取LPS,结合酶处理与超速离心纯化,通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)等技术进行结构表征。

【LPS纯化】
从健康小鼠近端结肠组织分离D. acidovorans菌株,经热酚水提取获得粗提物,透析冻干后获得水相(0.406 g)和酚相(0.849 g)组分。SDS-PAGE证实两相均含LPS,但选择酚相进行后续研究。

【LPS分离与GC-MS分析】
酚相组分经蛋白酶K处理和超速离心纯化,获得高纯度LPS。质谱分析显示脂质A存在四酰化、五酰化和六酰化异构体,其中六酰化形式占主导,酰基链呈对称分布。

【O抗原结构解析】
NMR与MS数据揭示O抗原为新型三糖单元:[3)-α-L-Rha-(1→4)-α-D-Glc-(1→]线性骨架,其中Glc的O-2位分支连接β-D-GlcNAc(6-O位非化学计量乙酰化)。该结构在糖数据库(CSDB)中无匹配记录。

【脂质A特征】
高分辨率质谱显示脂质A以双葡糖胺(β1→6连接)为骨架,1和4'位磷酸化,主要携带C14
和C12
酰基链。其六酰化形式与肠道共生菌特征相符,暗示低内毒素活性。

该研究首次阐明Delftia属LPS的完整结构,其O抗原的独特乙酰化模式可能影响宿主免疫识别,而脂质A的酰化特征与肠道共生功能相关。这不仅为微生物-宿主互作提供分子基础,也为开发基于LPS结构的微生态制剂奠定理论基础。特别值得注意的是,D. acidovorans LPS作为CSCM关键组分,其结构解析将推动对"菌群-肠上皮"对话机制的深入理解,挑战了LPS仅作为毒力因子的传统认知。

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