综述:探索生物活性景观:人体微生物群中的肽类与非肽类物质

【字体: 时间:2025年05月10日 来源:npj Biofilms and Microbiomes 7.8

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  这篇综述系统梳理了人体微生物群(含六大菌门)产生的抗菌肽(如nisin)和非肽代谢物(如短链脂肪酸SCFAs)的结构与功能,揭示了它们在疾病调控(如炎症性肠病IBD、阿尔茨海默病)和精准医疗中的潜力。通过基因组挖掘(BGCs)和多组学技术,作者强调了微生物代谢物在解决抗生素耐药性(AMR)和开发新型疗法中的战略价值,为微生物组研究提供了创新视角。

  

探索生物活性景观:人体微生物群中的肽类与非肽类物质

人体微生物群由六大主要菌门(厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes等)组成,其产生的肽类和非肽代谢物在医学与生物技术领域具有关键作用。这些代谢物不仅影响神经、内分泌和免疫系统,还与多种疾病密切相关。

微生物群与健康关联

微生物群分布于胃肠道、生殖道等部位,其基因组容量远超人类基因组。真菌(如白色念珠菌Candida albicans)和病毒虽占比不足0.1%,却与炎症性疾病相关。例如,肠道菌群通过"器官-肠-微生物轴"调控阿尔茨海默病,而阴道菌群失衡影响生殖结局。

非肽代谢物的生物活性

厚壁菌门代谢产物最为丰富:

  • 罗伊氏乳杆菌Lactobacillus reuteri产生广谱抗菌剂reuterin(3-羟基丙醛),靶向致病菌却不破坏共生菌。
  • 乳酸菌合成的reutericyclin可抑制金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus,而mutanocyclin能抗真菌感染。

拟杆菌门以鞘脂类著称,如鞘氨醇磷酸肌醇(ceramide phosphoinositol)在IBD患者粪便中显著变化。变形菌门的铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa分泌信号分子3-oxo-C12-HSL,加剧炎症反应。

放线菌门虽占比小但功能关键:

  • 结核分枝杆菌Mycobacterium tuberculosis的脂阿拉伯甘露聚糖(lipoarabinomannan)是细胞壁关键成分。
  • 诺卡氏菌Nocardia产生的brasilinolide A具有抗肿瘤活性。

肽类物质的治疗潜力

抗菌肽如nisin(来自乳酸乳球菌Lactococcus lactis)通过脱水酶NisB和环化酶NisC修饰后形成羊毛硫氨酸,获FDA认证为食品防腐剂。其他如gassericin A(加氏乳杆菌Lactobacillus gasseri)和lugdunin(路邓葡萄球菌Staphylococcus lugdunensis)通过破坏细胞膜发挥杀菌作用。

挑战与展望

当前研究受限于不可培养菌种和技术瓶颈。未来需结合培养组学(culturomics)和机器学习工具(如DeepRiPP),解析代谢物动态变化。微生物代谢物作为生物标志物和个性化治疗靶点,有望对抗肥胖、AMR等全球健康威胁。

(注:全文基于原文数据缩编,未新增观点)

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