Nature子刊：厌氧菌的代谢秘密

　　

来自马萨诸塞州布里格姆总医院创始成员，布里格姆妇女医院(BWH)和马萨诸塞州总医院(MGH)的一组研究人员已经确定了艰难梭菌用于快速定植肠道的代谢策略。这些发现确定了更好地预防和治疗抗生素相关腹泻和医疗获得性感染(HAIs)最常见原因的方法。该团队的方法对理解微生物代谢的更广泛方面具有意义，包括对抗生素的反应和重要代谢物的产生。研究结果发表在《Nature Chemical Biology》杂志上。

“研究只在缺氧环境中生长的微生物的实时代谢被认为是不可能的，”共同通讯作者Lynn Bry医学博士说。“在这里，我们已经证明了它可以对抗艰难梭菌感染，并且发现适用于临床医学。”

“艰难梭菌是医院获得性感染的主要原因，也是抗生素相关性腹泻的主要原因。在细胞水平上了解其代谢机制可能有助于预防和治疗感染，”共同资深作者Leo L. Cheng博士说，他是MGH病理学和放射学副生物物理学家，也是哈佛医学院放射学副教授。

艰难梭菌是一种专性厌氧细菌，这意味着它在氧气存在时不会复制。艰难梭菌通过释放毒素导致感染，使病原体从受损的肠道组织中获取营养。了解艰难梭菌在肠道定植时是如何代谢营养物质的，可以为预防和治疗感染提供新的方法。为了完成他们的研究，Bry和Cheng使用了代谢组学高分辨魔角旋转核磁波谱技术(HRMAS NMR)来研究厌氧条件下活细胞的实时代谢。该团队结合了计算预测来检测艰难梭菌在营养可用性降低时的代谢变化，然后开发了一种同时跟踪厌氧菌代谢中碳和氮流动的方法。研究人员确定了艰难梭菌是如何在发酵葡萄糖等单糖之前通过发酵氨基酸来启动其代谢的。他们发现，关键途径聚集在代谢整合点上，产生氨基酸丙氨酸，有效地推动细菌生长。

这项研究的发现为小分子药物确定了新的靶点，以对抗艰难梭菌在肠道中的定植和感染，并为其他应用提供了一种快速定义微生物代谢的新方法，包括抗生素开发和经济和治疗上重要的代谢物的生产。

Aidan Pavao, Brintha Girinathan, Johann Peltier, Pamela Altamirano Silva, Bruno Dupuy, Isabella H. Muti, Craig Malloy, Leo L. Cheng, Lynn Bry. Elucidating dynamic anaerobe metabolism with HRMAS 13C NMR and genome-scale modeling. Nature Chemical Biology, 2023