芳香族硫酸酯通过硫酸酯酶非依赖机制抑制结肠菌群生长：IBD治疗新策略

本文揭示了芳香族硫酸酯（arylsulfamates）意外靶向脂质激酶BT4322（而非预期S1家族硫酸酯酶sulfatases），抑制肠道菌群Bacteroidota生长。这一发现挑战了靶向硫酸酯酶治疗炎症性肠病（IBD）的传统认知，突显脂质代谢调控的关键作用，并为药物-益生元（prebiotic）配对策略提供科学依据，对精准干预肠道菌群失调相关疾病具有突破性意义。

　　

背景

人类肠道菌群（Human Gut Microbiota, HGM）在结肠中密度最高，其核心成员Bacteroidota门细菌通过降解硫酸化宿主聚糖（如结肠粘液层中的MUC2糖蛋白）维持宿主健康。然而，过度降解导致粘液屏障破坏，驱动炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）和小鼠结肠癌风险。S1家族硫酸酯酶（sulfatases）是这一过程的关键酶，在IBD患者中表达升高且与疾病严重度相关。芳香族硫酸酯（arylsulfamates）作为已知的类固醇硫酸酯酶（steroid sulfatases）共价抑制剂，被寄望于靶向碳水化合物硫酸酯酶（carbohydrate sulfatases）以精准调控IBD，但其对HGM的作用机制不明。

结果

Arylsulfamates Inhibit Growth of B. thetaiotaomicron

研究者选用模型菌_{Bacteroides thetaiotaomicron}（_{B. theta}），在富营养培养基和含硫酸化聚糖（如软骨素硫酸盐C，chondroitin sulfate C）或非硫酸化底物（如阿拉伯半乳聚糖，larch arabinogalactan）中测试芳香族硫酸酯库（包括萘基和苯基衍生物）。结果显示，芳基硫酸酯（如化合物²和¹⁷）显著抑制_{B. theta}生长，效应因碳源而异：在硫酸化底物上抑制更强，但非硫酸化底物如脑心浸液培养基可部分缓解抑制。阴性对照_N-甲基硫酸酯同样影响生长，暗示机制不依赖硫酸酯酶。

Arylsulfamates do not Inhibit HGM B. theta S1 Carbohydrate Sulfatases

通过酶活性测试，10种重组HGM S1碳水化合物硫酸酯酶（涵盖S1_11、S1_20和S1_16亚家族）均对芳香族硫酸酯耐药，即使预孵育后也无抑制。对比之下，类固醇硫酸酯酶（如_{Pseudomonas aeruginosa}的_PaAstA和_{Helix pomatia}的_HpSulf）被完全抑制。细胞裂解物实验证实，化合物²和¹⁷不影响天然硫酸酯酶活性，排除直接靶向作用。

Carbohydrate Sulfamates and Vinylsulfonates do not Inhibit the S1_20 Sulfatase BT1636^3S-Gal

设计底物类似物（如D-半乳糖-3-_O-硫酸酯和乙烯基磺酸酯）测试核心酶BT1636^3S-Gal（S1_20亚家族），结果显示无抑制且热位移分析（TSA）无结合迹象，进一步证实碳水化合物硫酸酯酶对硫酸酯类抑制剂不敏感。

Growth Inhibition By Arylsulfamates Extends to Multiple HGM Bacteroidota Species

在10种_Bacteroides菌株中，芳基硫酸酯（包括抗癌药Irosustat）普遍引起生长缺陷，而雌二醇硫酸酯影响轻微，表明抑制作用广谱但结构依赖性。

TPP Identifies a Lipid Kinase Target for Arylsulfamates

利用热蛋白谱分析（Thermal Proteome Profiling, TPP），在_{B. theta}裂解物中筛选出脂质激酶BT4322为共同靶点。该蛋白与_{Bacillus subtilis}的YerQ同源，涉及磷脂代谢，且在全部测试菌株中高度保守。TPP显示化合物²和¹⁷导致BT4322热稳定性改变，而硫酸酯酶无响应。

Diacylglycerol Kinase Inhibitors Significantly Inhibit the Growth of Bacteroides Species

商用二酰基甘油激酶抑制剂（DAGKI-I和DAGKI-II）在_Bacteroides中重现生长抑制表型，支持BT4322作为脂质激酶的功能。DAGKI-I引起强抑制，而DAGKI-II效应较弱，与TSA稳定性变化一致。

Destabilizing Inhibitor Interactions with BT4322 Correlate with Severe Phenotypes

重组BT4322的TSA揭示：芳基硫酸酯和二酰基甘油激酶抑制剂通过结合脂质口袋引起去稳定化，ATP则起稳定作用。分子对接预测抑制剂占据脂质结合位点。

Ligand Docking of Arylsulfamates into Putative Lipid Kinase BT4322

盲对接实验显示芳基硫酸酯（如Irosustat）结合BT4322脂质口袋，解释其抑制作用。

In Vitro and In Vivo Effects of Arylsulfamates on Colonic Bact